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三相電機正反轉用固態繼電器電磁兼容測試探究

日期:2022-08-11 06:41
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摘要: 針對異步電機驅動系統中三相六開關逆變器單管故障問題,提出了一種逆變器在故障狀態下的三相六開關容錯控制策略,較三相四開關容錯控制可以提供較多的電壓矢量,進而可以有效地抑制轉矩脈動。本文介紹控制駝峰電動緩行器控制箱用的三相電機正反轉的固態繼電器在電磁兼容試驗(脈沖群抗擾度和浪涌抗擾度)過程中遇到的問題和解決問題的方法,*后經過試驗驗證不帶監測電路的固態繼電器的電磁兼容特性更好,更適合駝峰電動車輛減速器控制箱控制電機正反轉使用。 異步電機直接轉矩控制作為繼矢量控制后發展起來的一...

       針對異步電機驅動系統中三相六開關逆變器單管故障問題,提出了一種逆變器在故障狀態下的三相六開關容錯控制策略,較三相四開關容錯控制可以提供較多的電壓矢量,進而可以有效地抑制轉矩脈動。本文介紹控制駝峰電動緩行器控制箱用的三相電機正反轉的固態繼電器在電磁兼容試驗(脈沖群抗擾度和浪涌抗擾度)過程中遇到的問題和解決問題的方法,*后經過試驗驗證不帶監測電路的固態繼電器的電磁兼容特性更好,更適合駝峰電動車輛減速器控制箱控制電機正反轉使用。 


     異步電機直接轉矩控制作為繼矢量控制后發展起來的一種高性能控制方法,以其控制結構簡單、動態響應快、對電機參數不敏感等優點,得到廣泛的應用。然而直接轉矩控制中存在轉矩和磁鏈脈動較大、開關頻率不穩定等問題,阻礙了其在高精度控制場合的應用。近年來,模型預測控制因其可以直接考慮被控過程的輸入、狀態和輸出的約束條件,并可直接處理耦合多變量系統具有動態響應快、控制靈活等優點得到廣泛的關注和研究。 


1 三相電機正反轉用固態繼電器概述 
        電動車輛減速器控制箱使用的交流固態繼電器是一種無觸點通斷電子開關,即整個器件無機械可動部件及觸點,可實現相當于常用的機械式電磁繼電器一樣的功能,同時在輸入控制端設置邏輯正反互鎖電路,有效防止正反兩路可控硅同時導通造成相間短路,保證供電系統、電機及模塊本身的安全。 
       三相電機正反轉控制固態繼電器由三組端子組成,其中一組為輸入控制端,在輸入端加上直流或脈沖信號,輸出控制端能從關斷狀態轉變成導通狀態(無信號時呈阻斷狀態),從而控制較大負載;改變輸入端正反轉信號,可以控制固態繼電器的輸出相序;另外兩組端子為輸出受控端,三進三出,在控制的主回路中起到關鍵的作用[1]。 


2 電磁兼容試驗 
2.1 試驗樣品 
樣品1:一種是帶監測電路的固態繼電器;樣品2:沒有任何附加電路的固態繼電器。 
2.2 試驗內容 
為測試公司采買的兩種控制三相電機正反轉固態繼電器的電磁兼容性能,特布置以下試驗場景。 
(1)試驗項目 
①浪涌抗擾度:共模±2kV、差模±1kV。 
②脈沖群抗擾度:AC2kV/5kHz。 
(2)試驗條件 
①控制電壓:0V;②負載:無;③三相輸入AC380V。 
(3)試驗方法 
①浪涌試驗將經過耦合和去耦網絡的電源三相線接在固態繼電器的三相輸入端,然后通過實驗設備依次給固態繼電器中的一相施加共模±2kV干擾信號。試驗結果:兩個試驗固態繼電器樣品均在不同試驗點時炸裂。 
②電快速脈沖群試驗同樣接線方式,通過實驗設備給固態繼電器施加AC380V+ACkV/5kHz干擾信號,試驗結果:兩個試驗固態繼電器樣品均在不同試驗點時炸裂同時伴隨起火現象[2]。 
(4)試驗結果分析 
      通過上述兩個試驗結果和試驗過程中的現象,分析比較兩個樣品的區別,發現:樣品1:兩項試驗均不通過是因為在三相電源輸入端口處廠家增加了監測電路,該監測電路不能承受干擾信號而導致固態繼電器炸裂。樣品2:①固態繼電器電源端口A1在對地進行浪涌和電快速脈沖群試驗過程中,無異樣發生,試驗正常通過;②浪涌共模試驗過程中,在電源端口B1對地的共模試驗時,固態繼電器內部電路導致正在做試驗的B1電源與另一相C1之間引入了差模(干擾信號為±2kV)信號,*終導致固態繼電器不能承受高的干擾信號而炸裂。分析原因是因為A相與B、C相之間是獨立存在的,在試驗過程中不會引入差模信號,B、C兩相之間有保護電路導致不能承受2kV的干擾信號而使試驗失敗。為驗證以上說法,在第3.3節進行變換試驗方法再次試驗;③電快速脈沖群試驗主要是做共模性質的干擾試驗,由于A相與B、C相之間是獨立關系,在A相對地之間加入干擾信號,不會與B相或C相之間產生2kV差模信號,所以A相對地試驗通過;由于B、C相之間沒有隔離,所以在做B相對地的電快速脈沖群試驗過程中,對C相產生了差模信號,反之亦然,導致試驗不通過。 


2.3 再試驗 
(1)試驗內容 
①浪涌試驗共模2kV固態繼電器A1、B1、C1相互之間短接,并接入經過耦合和去耦網絡的電源的一相電源線同時給固態繼電器的三相電源端口浪涌沖擊2kV干擾信號試驗結果:固態繼電器樣品2通過該項試驗。 
②浪涌試驗。差模1kV接入經過耦合和去耦網絡的電源A,B相接入固態繼電器輸入端A1和B1,C相不接,啟動試驗設備引入1KV差模信號,進行試驗。該步試驗成功后,依次做A1、C1相和B1、C1相;試驗結果:固態繼電器樣品2通過該項試驗。 
③脈沖群抗擾度試驗AC2kV/5kHz。接入經過耦合和去耦網絡的三相電源同時接入固態繼電器的A1,B1,C1,手動設置信號給入方式:三相同時進行電快速脈沖群信號(AC2kV/5kHz),試驗結果:固態繼電器樣品2通過該項試驗。 
(2)試驗結果分析 
①共模2kV浪涌試驗,實驗前可以將固態繼電器三相輸入端短接,然后由實驗設備給出干擾信號,這樣B、C兩相之間不會引入差模2kV干擾信號,試驗可以通過;同理,試驗設備可以同時給固態繼電器三相輸入端干擾信號(端口不短接),也可以避免引入差模信號。 
②脈沖群抗擾度(AC2kV/5kHz)測試與共模2kV浪涌試驗測試方法一致,干擾信號可以同時給入固態繼電器三相輸入端,不會使B,C相間引入差模干擾信號,造成試驗失敗[3]。 


3 結束語 
控制三相電機正反轉的固體繼電器的電磁兼容不同于每條回路都是獨立的固態繼電器,廠家在考核其電磁兼容耐受性時一定要選擇正確的接線方式和信號幅值,以免燒毀器件。 

粵公網安備 44190002002243號

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