今天這個標題是不是怪怪的,首先要交代一下這是在講什麼。在我每天面對的各式各樣的運動控制的工作裡面,有一種東西就是電氣干擾,因為大家都聞之色變,摸不到,聞不到,碰不到,抓不到,所以有人就喜歡稱之為佛地魔。
圖裡面我節錄了教科書上一個在敘述這個議題的資料,跟大家分享一下。
通常inverter的輸出乃是透過高頻的切換,大約是4~16 kHz,簡稱PWM脈寬調變技術。在每一個切換的電壓邊緣,會產生一個干擾的電流流經馬達動力線/馬達線圈與馬達隔離網之間的雜散電容(parasitic capacities)到PE(Protection Earth)保護接地去。
這樣的現象先看圖中右上角的電壓可以了解一部份原理,V_Wn表示馬達動力線上的電壓(V_winding),標示著dV/dt的地方就是一個切換時的電壓邊緣,由於這樣子的硬切換(hard-switching)伴隨的高達5kV/us的dv/dt會讓圖中所示的雜散電容充電或放電,其導致的電流可以高至20App (右下圖裡面寫bis 20Ass就是這個意思)。
為了要降低該電流亂竄於不想亂竄的地方,解決方法之一就是把馬達隔離網的兩端確實接到驅動器inverter的PE與馬達的外殼,並且使其流路之阻抗最小才能讓亂竄的電流從這裡引導走而不竄到不該去的線路上。可想而知的隔離網的面積越大,它的阻抗會越小,引導干擾電流能力就越好,同時隔離網連接到PE也要好好的接,馬達外殼也一樣必須接好,降低阻抗。
在inverter裡面干擾的電流經由Cy電容流流回去DC bus。
由於這些充放電流會產生高頻的干擾電壓並傳導到主要的入力電源。這個干擾電壓依存於下列因素:
●馬達線的長度
●馬達線的電容(存在於各相與隔離網間)
●平行擺放的馬達線有幾條(多台馬達驅動器)
●高頻切換的電壓有多大
●切換的電壓邊緣(dv/dt)
●馬達端的額外濾波器(sinusoidal filters)
●馬達線的隔離網的連接品質
以上這些因素許多都不是驅動器本身裡面可以搞定的,而多是依存於操作環境(如cable長度)
註: 上述說明中20App的意思是20安培peak to peak,德文裡面叫Spitze zu Spitze所以才標Ass。
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