闲聊EMC—常见滤波器介绍（二）

输出dv/dt滤波器+VPL

dv/dt + VPL 滤波器包括两个组件：

①dv/dt 电抗器

②电压抑制网络（峰值电压抑制器）。

dv/dt滤波器+VPL结构框图

dv/dt 电抗器与电机侧输出电抗器的作用一致。

与所连接的电机电缆上的寄生电容和内置在抑制网络中的电容形成谐振电路，将电压变化率限制在如下数值，此时与所连接的电机电缆长度无关：

► dv/dt 滤波器+VPL ，dv/dt <500V/μs

► 紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL 下，dv/dt <1600V/μs

抑制网络主要包括二极管整流桥，连接 dv/dt 电抗器的输出到逆变器直流母线上，那么dv/dt 电抗器输出的电压超调将被限制在直流母线电压范围内，相应抑制了电机电缆上的尖峰电压。由于电压陡度的减小，dv/dt 滤波器输出电压与电机端的电压基本一致。

dv/dt 滤波器+VPL 和紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL 可有效抑制供电电压等级在 500V~690V 范围内的电机绕组绝缘的影响，在某种程度上无需对电机做特殊绝缘处理。轴电流明显降低。

安装使用 dv/dt 滤波器+VPL 后对于供电电压 690V 的变频驱动中的电机可采用标准绝缘，无需采用绝缘轴承。这样既可采用西门子电机，也可采用其他生产商的产品。

SINAMICS S120 变频器在采用 dv/dt 滤波器+VPL 或紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL 下允许的电缆长度：

在采用 dv/dt 滤波器+VPL 时需注意如下条件：

► 一定输出功率以上的变频器应用时， dv/dt 滤波器+VPL 需增加安装板，从而增加了柜体尺寸（参考样本 D11 和 D21.3）；

► 紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL 集成在柜内， 无需增加安装板。dv/dt 滤波器+VPL 或紧凑型 dv/dt滤波器+VPL 必须尽可能的靠近 S120 变频器安装，连接电缆长度不应超过 5m。

对于安装了 dv/dt 滤波器+VPL 或紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL，基于发热因素，必须对脉冲频率和输出频率进行限制：

**► 最大脉冲频率限制为 2 倍工厂设置，**即对于工厂设置为 2kHz 的装置最大为 4kHz，即对于工厂设置为 1.25kHz 的装置最大为 2.5kHz

► 变频器最大输出频率为 150Hz

► 连续运行下允许输出最小频率为：

对于 dv/dt 滤波器+VPL，0Hz

对于紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL，10Hz（在<10Hz 以下运行持续的最大时间不超过 5min 是允许的）。

对于脉冲调制模式并无限制，即边沿调制模式（此时可获得几乎与输入电压相同的输出电压）完全可应用。

dv/dt 滤波器 +VPL 或紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL 的压降约为1%。

调试过程中 ，必须设置参数 p0230=2。以确保矢量控制模型中考虑输出电抗器的影响。

dv/dt 滤波器可应用 TN/TT/IT 系统。

输出正弦波滤波器

正弦波滤波器是一类 LC 低通滤波器，构成异常复杂的滤波方案。正弦波滤波器相较于dv/dt 滤波器+VPL 或紧凑型或紧凑型 dv/dt 滤波器+VPL，更能有效抑制电压变化率及尖峰电压 Vpp，但是相关的脉冲频率设置，逆变器输出的电流/电压都将有比较苛刻的约束。

正弦波滤波器原理图

如下图所描述，正弦波滤波器提取了逆变器输出的脉冲模式中的基波分量。所以加载到电机端的电压为谐波很小的正弦量。

采用正弦波滤波器时的

逆变器输出与电机端的电压波形示意图

正弦波滤波器对于电压变化率和尖峰电压的限制非常有效，其值为：

► 电压变化率 dv/dt<<50V/μs

► 尖峰电压 Vpp<1.1*VLine

因此，经过滤波器后加载于电机端的电压强度与直接电网供电的运行条件基本一致。轴电流大大减少。安装使用正弦波滤波器后，电机可采用标准绝缘，无需采用绝缘轴承。这样即可采用西门子电机，也可采用其他生产商的产品。

采用正弦波滤波器后使电机电缆上电压变化率变得很低，对电磁兼容性具有积极意义。这样以来，在电机电缆较短情况下，考虑 EMC 因素，没有必要再采用屏蔽电缆了。

由于加载于电机端的电压为非脉动的，那么电机中由变频器高频干扰造成的杂散损耗，额外噪声大大减小，噪声等级基本接近于由电网直接供电运行的情况。

正弦波滤波器可应用于 SINAMCIS S120 功率范围：

► 380V~480V 供电范围，变频器输出功率到 250kW，400V

► 500V~600V 供电范围，变频器输出功率到 132kW，500V

对于更大功率等级的 SINAMICS S120 需要单独订购。

最大电机电缆长度

正弦波滤波器应用的附加条件

在 SINAMICS S120 中，正弦波滤波器必须安装于紧邻变频器或逆变器输出的位置。连接电缆长度不应超过 5m。

为避免谐振，对于采用正弦波滤波器驱动系统的脉冲频率为固定设置：4kHz（380V480V），2.5kHz（500V600V）。基于此下表中给出了电流降容值：

采用正弦波滤波器的驱动系统仅能采用空间矢量调制方式，即不能兼容边沿调制方式。

对于 SINAMCIS S120 变频器采用基本整流装置或回馈整流装置时在空间矢量调制方式下其输出仅为输入电压的 85%（380V480V）或 83%（500V600V）。从

而驱动系统较早地进入到弱磁区。那么变频器不能提供电机的额定电压，仅在超过电机额定电流情况下方能使电机达到额定功率输出。

对于采用有源整流装置，由于其泵升运行原理使直流母线电压非常高，从而使在空间矢量调制模式下，仍能保证变频器输出电压达到进线电压。

使用正弦波滤波器时，变频器运行输出最大频率为 150Hz。

调试时通过 p0230 参数选择正弦波滤波器。同时，相关正弦波滤波器的参数也被设置。

正弦波滤波器可应用于 TN/TT/IT 系统。

正弦波滤波器可在矢量及 V/f 控制模式下应用，不能应用在伺服控制模式。