[发明专利]一种电机驱动系统共模电流抑制电路

说明书

本发明属于电力电子技术领域，提供一种电机驱动系统共模电流抑制电路，用以解决可控整流与逆变器产生的高频干扰对电机驱动系统以及其周围设备的干扰；本发明包括3个LC滤波电路、传动装置及微控制单元；3个LC滤波电路分别串联于逆变器输出端与电机输入端之间，每个LC滤波电路均由可调电感与无极性电容串联构成；微控制单元根据逆变器输出的调制波信号频率控制传动装置，所述传动装置通过滑动片单独控制每个LC滤波电路中可调电感的电感值使电机的驱动电流在该LC滤波电路中达到谐振。本发明从共模电流总的传导路径上进行有效抑制，实现电机驱动系统共模电流抑制；同时，保证不会衰减电机的驱动信号。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种电机驱动系统共模电流抑制电路。

背景技术

随着现代社会的发展，对电机的转速要求越来越高，电机驱动系统中开关器件的开关频率越来越高，由于高频的du/dt以及寄生电容的存在会为高频信号提供阻抗较小的回路，这些高频的电流信号会对电机驱动系统产生严重的电磁干扰(EMI)。例如，高频共模电流形成高频的电磁辐射导致周围设备以及系统自身的闭合回路中产生一定的感应电流。因此，为满足电机在高速运转的情况下系统能正常工作，必须对电机驱动系统中的共模电流进行抑制。

目前，常用的共模电流抑制电路如图2所示，在逆变器输出端与电机输入端之间并联三个电容接地，提供高频回路使得共模电流可以从该电容流走，但是由于电机机壳与接地回路之间原本就存在寄生电容，如果采用并联电容接地的方式来抑制共模电流就会出现多个高频电流回路，此时，共模电流的抑制效果就会降低；同时，该电路相当于是在原来的共模电流回路上并联了一个较小的阻抗回路，实际上会增大整个系统中的共模电流，可能使得系统中的电磁干扰情况变得更加明显。

电机驱动系统中共模信号产生的原因主要是3部分，一部分是供电系统引入的谐波信号；一部分是整流器的整流功能引入的谐波信号；另外就是逆变器中IGBT的开关动作引入的谐波信号。供电系统引入的谐波信号一般较小；而不可控整流器引入的谐波信号一般是基波的奇数倍频信号，频率较低，可控整流器引入的谐波信号主要是载波的倍频信号；逆变器中IGBT的开关动作引入的谐波信号主要是谐波的倍频信号。而一般可控整流与逆变器引入的谐波信号的频率在数量级都在几十kHz到几百kHz左右，这个频段的信号才是共模电流产生的原因，因此，本发明主要针对该频段进行抑制。

发明内容

本发明目的在于提供一种电机驱动系统共模电流抑制电路，在从传导路径上抑制共模电流而不影响驱动信号，解决了可控整流与逆变器产生的高频干扰对电机驱动系统以及其周围设备的干扰，同时不会衰减电机的驱动信号。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电机驱动系统共模电流抑制电路，包括3个LC滤波电路、传动装置及微控制单元(MCU)；其特征在于，所述3个LC滤波电路分别串联于逆变器输出端与电机输入端之间，每个LC滤波电路均由可调电感与无极性电容串联构成；所述微控制单元(MCU)根据逆变器输出的调制波信号频率控制传动装置，所述传动装置通过滑动片单独控制每个LC滤波电路中可调电感的电感值，使其满足如下关系式：

其中，f为调制波信号频率，C为无极性电容容值，L为可调电感的电感值。

本发明中，3个LC滤波电路分别连接在逆变器的U、V、W端及其对应的电机输入端之间；所述可调电感可由多个可调电感串联组成，所述无极性电容可由多个无极性电容串联组成。

电感由线圈绕制而成，采用磁导率较高的材料绕成的电感能够增大电感的值，数学关系式如下：

其中，N为线圈的匝数，A_c为磁芯的截面积，u为磁芯的磁导率，l_c为磁路的平均长度。