[发明专利]变频驱动系统中抑制电动机转子接地轴电流的方法和装置

说明书

本发明实施例提供了一种PWM变频驱动系统中抑制电动机转子接地轴电流的方法和装置。所述方法包括：步骤1，建立PWM变频驱动系统的电动机转子接地轴电流等效电路；步骤2，将轴电压等于零作为约束条件，确定所述PWM变频驱动系统的电动机内部杂散电容与定子侧、转子侧接地阻抗间的关系；步骤3，依据所述PWM变频驱动系统的电动机内部杂散电容与定子侧、转子侧接地阻抗间的关系，根据接地阻抗类型，在定、转子一侧接地阻抗已知的前提下，计算满足最小轴电压的另一侧接地阻抗值。

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种PWM变频驱动系统中抑制电动机转子接地轴电流的方法和装置。

背景技术

随着高性能半导体开关器件的使用和先进的控制策略使得PWM变频技术在电机驱动方面体现出巨大的优势。但是，在PWM变频系统带来巨大经济效益的同时，也产生了不良影响，如轴承的电腐蚀问题。

变频供电系统输出的共模电压作用于电机绕组，通过电机杂散电容形成共模电流通路，在轴承内外圈之间感应出轴电压。当轴电压超过润滑油膜阈值电压，将产生击穿放电现象。放电产生的短路电流会在短时间产生巨大的热量，造成击穿点附近金属熔化，导致电机轴承运行状况会越来越差，进而缩短轴承寿命，长期的轴电流会危害电机的可靠运行。衡量轴电流危害的一个指标是轴电压的大小。

转子接地轴电流是轴电流的一种。在PWM变频系统中，电机、变频器等需经过接地线接地，而在轴电流问题中经过接地线的入地电流频率可达几十千赫，甚至几兆赫，高频时接地阻抗不可忽略。另一方面，电机转轴也存在通过负载接地的情况，如牵引电机的转轴通过齿轮箱、轴箱轴承接车轮接地，电机通过联轴节与负载相连，经负载外壳接地，或者转轴安装测速装置再接地，或通过电刷接地等。此时电机通过上述设备形成一个高频dv/dt电流的放电通路，通路中齿轮箱、联轴节或者测速装置等可以等效成转轴接地阻抗。电机定子侧机壳接地阻抗和转子侧转轴接地阻抗的存在会影响轴电压的分配。

现有技术中分析了定子机壳接地阻抗与转子接地阻抗对轴电压的影响。建立了考虑定、转子两侧接地时的轴电流等效电路模型，得出轴承分压比随接地阻抗变化的三维图形，并利用实验验证了轴电压与阻抗关系曲线的正确性。

但是，现有技术具有以下缺陷：

1、没有给出满足轴电压最小条件下，根据一侧接地阻抗来确定另一侧接地阻抗的方法；

2、接地阻抗仅考虑到电阻与电感的串联情况，因此，技术方案的应用范围较局限；

3、通过试探法来获得合适的接地阻抗，在实际应用中操作性不强。

发明内容

本发明的实施例提供了一种PWM变频驱动系统中抑制电动机转子接地轴电流的方法和装置，增强了可操作性。

一方面，提供一种PWM变频驱动系统中抑制电动机转子接地轴电流的方法，包括：

步骤1，建立PWM变频驱动系统的电动机转子接地轴电流等效电路；

步骤2，将轴电压为零作为约束条件，确定所述PWM变频系统的电动机内定子侧与转子侧接地阻抗间的关系的类型；

步骤3，依据所述PWM变频驱动系统的电动机内部杂散电容与定子侧、转子侧接地阻抗间的关系，根据接地阻抗间类型，在定、转子一侧接地阻抗已知的前提下，计算满足最小轴电压的另一侧接地阻抗值。

所述接地阻抗类型具体为：

当所述定子侧与转子侧接地阻抗均为电阻与电感的串联时，所述PWM变频驱动系统的电动机内定子侧与转子侧接地阻抗的类型为：阻感性接地阻抗；

当所述定子侧与转子侧接地阻抗均为电阻与电容的并联时，所述PWM驱动变频系统的电动机内定子侧与转子侧接地阻抗的类型为：阻容性接地阻抗；