閑聊EMC—常見濾波器介紹（二）

輸出dv/dt濾波器+VPL

dv/dt + VPL 濾波器包括兩個組件：

①dv/dt 電抗器

②電壓抑制網絡（峰值電壓抑制器）。

dv/dt濾波器+VPL結構框圖

dv/dt 電抗器與電機側輸出電抗器的作用一致。

與所連接的電機電纜上的寄生電容和內置在抑制網絡中的電容形成諧振電路，將電壓變化率限制在如下數值，此時與所連接的電機電纜長度無關：

? dv/dt 濾波器+VPL ，dv/dt <500V/μs

? 緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 下，dv/dt <1600V/μs

抑制網絡主要包括二極管整流橋，連接 dv/dt 電抗器的輸出到逆變器直流母線上，那么dv/dt 電抗器輸出的電壓超調將被限制在直流母線電壓范圍內，相應抑制了電機電纜上的尖峰電壓。由于電壓陡度的減小，dv/dt 濾波器輸出電壓與電機端的電壓基本一致。

dv/dt 濾波器+VPL 和緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 可有效抑制供電電壓等級在 500V~690V 范圍內的電機繞組絕緣的影響，在某種程度上無需對電機做特殊絕緣處理。軸電流明顯降低。

安裝使用 dv/dt 濾波器+VPL 后對于供電電壓 690V 的變頻驅動中的電機可采用標準絕緣，無需采用絕緣軸承。這樣既可采用西門子電機，也可采用其他生產商的產品。

SINAMICS S120 變頻器在采用 dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 下允許的電纜長度：

在采用 dv/dt 濾波器+VPL 時需注意如下條件：

? 一定輸出功率以上的變頻器應用時， dv/dt 濾波器+VPL 需增加安裝板，從而增加了柜體尺寸（參考樣本 D11 和 D21.3）；

? 緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 集成在柜內， 無需增加安裝板。dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型 dv/dt濾波器+VPL 必須盡可能的靠近 S120 變頻器安裝，連接電纜長度不應超過 5m。

對于安裝了 dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL，基于發熱因素，必須對脈沖頻率和輸出頻率進行限制：

**? 最大脈沖頻率限制為 2 倍工廠設置，**即對于工廠設置為 2kHz 的裝置最大為 4kHz，即對于工廠設置為 1.25kHz 的裝置最大為 2.5kHz

? 變頻器最大輸出頻率為 150Hz

? 連續運行下允許輸出最小頻率為：

對于 dv/dt 濾波器+VPL，0Hz

對于緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL，10Hz（在<10Hz 以下運行持續的最大時間不超過 5min 是允許的）。

對于脈沖調制模式并無限制，即邊沿調制模式（此時可獲得幾乎與輸入電壓相同的輸出電壓）完全可應用。

dv/dt 濾波器 +VPL 或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL 的壓降約為1%。

調試過程中 ，必須設置參數 p0230=2。以確保矢量控制模型中考慮輸出電抗器的影響。

dv/dt 濾波器可應用 TN/TT/IT 系統。

輸出正弦波濾波器

正弦波濾波器是一類 LC 低通濾波器，構成異常復雜的濾波方案。正弦波濾波器相較于dv/dt 濾波器+VPL 或緊湊型或緊湊型 dv/dt 濾波器+VPL，更能有效抑制電壓變化率及尖峰電壓 Vpp，但是相關的脈沖頻率設置，逆變器輸出的電流/電壓都將有比較苛刻的約束。

正弦波濾波器原理圖

如下圖所描述，正弦波濾波器提取了逆變器輸出的脈沖模式中的基波分量。所以加載到電機端的電壓為諧波很小的正弦量。

采用正弦波濾波器時的

逆變器輸出與電機端的電壓波形示意圖

正弦波濾波器對于電壓變化率和尖峰電壓的限制非常有效，其值為：

? 電壓變化率 dv/dt<<50V/μs

? 尖峰電壓 Vpp<1.1*VLine

因此，經過濾波器后加載于電機端的電壓強度與直接電網供電的運行條件基本一致。軸電流大大減少。安裝使用正弦波濾波器后，電機可采用標準絕緣，無需采用絕緣軸承。這樣即可采用西門子電機，也可采用其他生產商的產品。

采用正弦波濾波器后使電機電纜上電壓變化率變得很低，對電磁兼容性具有積極意義。這樣以來，在電機電纜較短情況下，考慮 EMC 因素，沒有必要再采用屏蔽電纜了。

由于加載于電機端的電壓為非脈動的，那么電機中由變頻器高頻干擾造成的雜散損耗，額外噪聲大大減小，噪聲等級基本接近于由電網直接供電運行的情況。

正弦波濾波器可應用于 SINAMCIS S120 功率范圍：

? 380V~480V 供電范圍，變頻器輸出功率到 250kW，400V

? 500V~600V 供電范圍，變頻器輸出功率到 132kW，500V

對于更大功率等級的 SINAMICS S120 需要單獨訂購。

最大電機電纜長度

正弦波濾波器應用的附加條件

在 SINAMICS S120 中，正弦波濾波器必須安裝于緊鄰變頻器或逆變器輸出的位置。連接電纜長度不應超過 5m。

為避免諧振，對于采用正弦波濾波器驅動系統的脈沖頻率為固定設置：4kHz（380V480V），2.5kHz（500V600V）?；诖讼卤碇薪o出了電流降容值：

采用正弦波濾波器的驅動系統僅能采用空間矢量調制方式，即不能兼容邊沿調制方式。

對于 SINAMCIS S120 變頻器采用基本整流裝置或回饋整流裝置時在空間矢量調制方式下其輸出僅為輸入電壓的 85%（380V480V）或 83%（500V600V）。從

而驅動系統較早地進入到弱磁區。那么變頻器不能提供電機的額定電壓，僅在超過電機額定電流情況下方能使電機達到額定功率輸出。

對于采用有源整流裝置，由于其泵升運行原理使直流母線電壓非常高，從而使在空間矢量調制模式下，仍能保證變頻器輸出電壓達到進線電壓。

使用正弦波濾波器時，變頻器運行輸出最大頻率為 150Hz。

調試時通過 p0230 參數選擇正弦波濾波器。同時，相關正弦波濾波器的參數也被設置。

正弦波濾波器可應用于 TN/TT/IT 系統。

正弦波濾波器可在矢量及 V/f 控制模式下應用，不能應用在伺服控制模式。