萨顿斯 电机驱动器输出解决方案（下）

电缆屏蔽和寄生接地电流
从EMI抑制的角度，需要使用屏蔽电机电缆来避免在约1~30MHz的频率范图内，辐射干扰与主电源电缆的反馈耦合。然而，这种EMC措施仅在电机电缆的屏蔽端部与电机和变频器地线直接接触的情况下才有效一如果 可能的话，在高频低阻抗的条件下，并且尽量增大面积。这确保干扰电流基本上通过较短路线流回到源端。 正常情况下，变频器在接地网络中运行，并且不存在任何电势隔离。因此.变频器电机与此屏蔽电机电缆的 几何扩展构成导电元件相对于地电位的寄生电容。如果变频器中发生可用DC电压斩波，则在电压电位跳变期 间，大量脉冲电流通过寄生电容流入大地。电缆屏蔽层上的干扰电流水平取决于dv/dt和寄生电容的数值（ I=C*dv/dt）。当电机电缆的长度约100米时，不管驱动机构的额定功率等级如何，超过20A的脉冲电流峰值 并不罕见。这些电流的谐波谱可能会达到若干MHz的范围。电机电缆的屏蔽层由于存在编织，具有非常大的表面积和足够的截面积承载这些电流。因此，在很宽的频率范围内，屏蔽层固有极低的阻抗。由于表面积较 大，趋肤效应造成的损耗降至较低。另一方面，电缆屏蔽层的接地不充分(所谓的“猪尾”）对于所考虑的 频率范围的阻力非常大，常常抵消掉期望的屏蔽效应。
如果电机电缆附近有并排铺设的控制电缆或电子元件，脉冲HF电流流过其几何扩展以及所产生的寄生电容， 转而通过电容耦合对附近设备造成不可容忍的形响。
如果附近元件紧靠电机电缆，导体环和屏蔽电流的高dv/dt值还将导致磁耦合，从而还可能造成不允许发生 的影响。
另外，流过屏蔽层的电流必须由变频器提供。这些电流不仅依赖于驱动机构的额定值，还依赖结构的几何扩展。对于较小的功率额定值，此现象的结果，特别是对于电机电缆较长的情况，可能是必须使用更高一级规格的变频器，以便提供负载所需电流以及通过接地的寄生电流。一个变频器支持若干个并联电动机可能会 造成问题。若干屏蔽电缆的并联将导致相对较高的总电容，从而产生较高的屏蔽电流。然而，若干个驱动机构并联会产生更多问题。通过电机和整个系统的寄生电流会明显影响整个系统的可靠性。

 

轴承损坏
必须屈服两种不同的物理事件:
轴电压（或者转子电压）是一种电感性电压，由于定子和转子的通量密度不同而在电机轴上感应而生。轴电压重要的影响因素是电动机的长度。只要轴承内的润滑油膜完好无损，电压就持续积累，直到后面，补偿 电流流向大地。此时，阻力较小的路径将通过电机轴承。此轴承电流（I1）在经过一段时间之后，通常会导 致轴承变干，从而电机出现故障。使用陶瓷轴承可以在一定程度上缓解此现象。
轴承电压是一钟非对称(共模)电压，由于电动机外壳、定子和转子之间存在电容耦合（C1,C2和C3）而发生，并导致轴承（Cbeaning、UBeaning）的静电放电电流(Idv/dt和IEDM).更准确地说，此轴承电压产生两 个不同的电流:在运行的前几分钟，轴承润滑剂还冷的时候，由于dv/dt的原因，流过Cbeaning的电流为 5~200mA（Idv/dt）。一般来说.这些可以忽略的电流并不会导致轴承的任何损坏。很快，当润滑油膜变热 后，可以测得5 ~10A的峰值电流（IEDM）。这些闪络在轴承表面留下小坑。由于表面受损，轴承运转性能 越来越差，使用寿命大大缩短。通常，轴承电压为10~30V。但由于此电压直接取决于主电源的电压，所以 当电源电压较高时，轴承以超过正比的速度迅速损坏。
对于非屏蔽电机电缆，电缆电容（Ccable），从而电缆电流（Icable），相对较小。电机内部的寄生电容 占主导地位。理想情况下，寄生电流经过电机外壳流入大地（IC1）。然而，如果电机接地不足，将产生附 加阻抗（Imp），限制了电流（IC1）。由于附加阻抗的原因，由于附加姐抗的原因,C2、C3和Cbeaning处的 电位势迅速升高。另外，轴承电流的数值也大大增加，并通过轴承完全流入大地（Ibeaning）；此时，滚 珠轴承，从而整个电机的使用寿命缩短至数小时。
可闻噪声水平
与前述问题状况相比，开关频率造成的电机啸声似乎可以忽略。然而，对于与供暖，通风和空调技术（ HVAC）有关的应用，噪声将通过空气管或供暖管道传播到整座建筑物，所以必须考虑此问题。
输出侧问题解决方案
出于成本、时间和空间原因，一般先尝试在不增加元件的情况下解决问题。然而，电机或系统失效所产生的 后续成本常常远远超过预防性干扰抑制措施的成本。
当决定增加元件来提离可靠性与运行安全性时，可选择下述方案:
1、dv/dt扼流圈和滤波器（低电感，几乎不降低动态控制）
2、电机扼流圈(电感增加，信号平滑改善，但是不通用于各类受控驱动机构) 
3、正弦输出滤波器（高L和C，优化输出信号，但是不通用）
传统的对称正弦波输出滤波器
传统的对称正弦输出滤波器为LC低通滤波器，将相间变频器的PWM信号转换成为平滑的正弦曲线。信号剩余 波纹可以通过L和C进行调节。3%一5%的波纹电压常可获得成本效益比。
有些情况下，需要采取附加措施。对称正弦滤波器尽管具有自己的优势，但是并不能解决某些问题，因为尽管安装了滤波器，但仍然存在对地脉冲信号。这些问题包括：
1、轴承损坏
2、寄生接地电流
3、需要使用屏蔽电动机电缆 
4、电动机电缆长度有限
对称和非对称正弦输出滤波器
本产品是萨顿斯完善的模块化正弦滤波器概念，目前在市场上是相对稀少的。它由传统的对称和附加非对称正弦滤波器模块组成，可以定制以满足任意要求。通过创新的回路结构和附加中间DC链路，附加模块能够向任意位置送出对称干扰信号。
此过程符合干扰抑制技术的基本原理;在噪声源头而非现场采取必要的措施。本产品应该视为是一个模块化 系统，其中对称滤波器部分可以自主连接，但是非对称部分必须与对称模块配合连接。集两种解决方案于一 身。通过配合使用，此解决方案实现了下述益处:
1、彻底消除轴承损坏
2、可以使用非屏蔽电机电缆而不会降低抗扰度 
3、没有biggest电缆长度限制
4、几乎彻底消除接地脉冲电流 
5、对临近电缆和设备没有干扰 
6、消除变频器附加损耗
7、降低输入侧的抑制效应
由于变频器在大地参照网络中运行，所以在输出侧采取的大部分措施亦将影响输入侧的行为（反之亦然）。当使用本产品后，几乎没有脉冲干扰电流进入大地，因此EMC主电源输入滤波器的非对称部分可以省去，从而降低了总成本。