工作原理
变频器专用滤波器,就是为了消除变频器工作时,对电网及其它数字电子设备产生干扰的频谱分量、增强变频器的电磁兼容性而专门设计的滤波器。
变频器专用滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成,它允许有用信号的电流通过,对频率较高的干扰信号则有较大的衰减。由于干扰信号有差模和共模两种,因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。其基本原理有三种:
1、利用电容通高频隔低频的特性,将火线、零线高频干扰电流导入地线(共模),或将火线高频干扰电流导入零线(差模);
2、利用电感线圈的阻抗特性,将高频干扰电流反射回干扰源;
3、利用干扰抑制铁氧体可将一定频段的干扰信号吸收转化为热量的特性,针对某干扰信号的频段选择合适的干扰抑制铁氧体磁环、磁珠直接套在需要滤波的电缆上即可。
特点
1、变频器输入端专用变频器的特点
1.1、宽范围的衰减特性;
1.2、较小的泄露电流。
2、变频器输出端专用滤波器的特点
2.1、dv/dt抑制,过电压限制;
2.2、降低变频器电磁干扰;
2.3、减少变频器及马达线圈损耗。
注意事项
变频器的输入滤波器主要由滤波电感,滤波电容和电阻组成,通常情况下,我们默认将电源端子的阻抗设置为低阻抗。
因此我们的变频器输入滤波器的输入端子为高阻抗,在负载端,我们将其默认设置为高阻抗,并且我们的输入变频器滤波器的输出端为低阻抗,正是这一原理有效地抑制了变频器产生的高次谐波。
共模产生原因
共模干扰的产生:是开关电源(开关MOS,输出功率较大时MOS会增加散热器设计)与大地(测试系统的参考接地板)之间存在分布电容;开关MOS及输出整流二极管在电路中方波电压的高频分量通过分布电容传入到大地(参考接地板);这样就形成与电源线的回路。或者说;高频分量通过分布电容与电源线构成回路产生共模骚扰!
差模产生原因
差模干扰的产生:主要是开关电源中开关管工作在开关状态;当开关管开通时流过电源线的电流线性上升;开关管关断时电流又突变为O;因此流过电源线的电流为高频的重复三角波脉动电流;其含有丰富的高频谐波分量;随着频率的升高该谐波分量的幅度会越来越小;因此差模骚扰是随频率的升高而降低的!
注意:随着频率的升高我们开关器件对地之间分布电容变得很关键!此时共模的干扰就变得越来越高,小的共模电流就会产生大的干扰!
阻抗失配原则
注意设计关键思路:在输入端加滤波器,滤波器阻抗应与电源阻抗失配,失配越厉害,实现的衰减越理想,得到的插入损耗特性就越好。也就是说,如果噪音源内阻是低阻抗的,则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应该是高阻抗(如电感量很大的串联电感);如果噪音源内阻是高阻抗的,则EMI滤波器的输入阻抗应该是低阻抗(如容量大的并联电容)。由于线路阻抗的不平衡性,两种分量在传输中会互相转变,情况也变得复杂。
插入损耗要尽可能增大,即尽可能增大信号的反射。设电源的输出阻抗和与之端接的滤波器的输人阻抗分别为ZO和ZI,根据信号传输理论,当ZO≠ZI时,在滤波器的输入埠会发生反射,反射系数p=(ZO -ZI)/(ZO+ZI)
显然,ZO与ZI相差越大,p便越大,埠产生的反射越大,EMI信号就越难通过。所以,滤波器输入埠应与电源的输出埠处于失配状态,使EMI信号产生反射。同理,滤波器输出埠应与负载处于失配状态,使EMI信号产生反射。即滤波器的设什应遵循下列原则:
- 源内阻是高阻的,则滤波器输人阻抗就应该是低阻的,反之亦然。
- 负载是高阻的,则滤波器输出阻抗就应该是低阻的,反之亦然。