三相电源线滤波器的选择技巧

问：三相电源线滤波器的选择技巧

三相电力系统

在电力工程中，三相电力系统至少包含三个承载交流电压的导体，该交变电压会在三分之一周期时出现偏移（每个相均设置为相同的频率和电压振幅，但各相会偏移120°，从而在电气循环期间实现恒定的功率传输）。下图1展示了三相系统在一个周期的时域中瞬时电压的典型波形。

图1.三相系统中的时域波形

在电路连接中，这些波形称为相且通常以A、B和C或L1、L2和L3表示。三相系统可以为∆型或Y型（在某些区域也表示为星型）连接。图2分别展示了∆型和Y型的典型电路连接。

图2.∆型（左图）和Y型（右图）三相系统的电路连接

三相电源线滤波器

对于变频器、电机驱动器和机床等应用，三相滤波器能够减少电磁敏感性传导区域内不必要的电磁干扰（EMI）噪声。其工作频率范围约为47-400Hz。当放置在设备的电源接入口时，这些滤波器可防止电源线噪声进入设备。此外，EMI滤波器还能防止设备产生的噪声离开和进入电源线。

相应规范（如CISPR 32（EN 55032）和FCC排放限制）规定了允许传回电源线的最大噪声等级（以dB为单位）。三相EMI滤波器设计的一般要求包括输入电流、电源线电压、尺寸限制和所需的插入损耗。除此之外，三相滤波器的配置在设计中起着重要作用。

CISPR 32（EN 55032）排放限制：FCC排放限制：

图3.不同频率范围内的最大允许噪声等级（CISPR (dBuV/m)和FCC (uV/M)限值）。

Y型滤波器（Y型或星型）：

Y型滤波器通常用于开关模式功率转换设备和其他需要中性连接的应用。其采用星型或“Y”型配置，所有三条热电线都连接在一个中性点上。一根中性线（N）在三相Y型系统（三相，四线）中总共形成四根线。它支持线对中性点（单相）和线对线（2/3相）连接，例如来自台达电子（Delta Electronics） 的TY系列电源线Y型滤波器。

图4.20TYS9，来自台达（Delta）的TY系列

Δ型滤波器：

Δ型三相滤波器旨在减少连接到三相Δ电源的器件中的电磁干扰。Δ型具有形似三角形的三相连接，其中导线从绕组的一端连接到另一个绕组的起始端，从而形成闭合电路。Δ型的配置只需要三根电线用于传输（三相，三线）。电源负载在任意时刻都是相同的，因为是由三个单相电路恒定提供电源，例如来自Schaffner EMC 的FN3026系列Δ型电源线滤波器。

图5.FN3026HP-20-71，来自Schaffner EMC的FN3026系列

下面是两个系统滤波器的比较示例-

差异/零件编号	台达（Delta）的TY系列	Schaffner EMC的FN3026系列
滤波器类型	3相（Y型）	3相（Δ型）
额定电流	10-20A	10-50A
配置	单级1	单级1
电压—额定交流值	440V	300 VAC（相对地/中性）和520V（相间）
认证机构	cURus、ENEC、SEMKO	CSA、ENEC、UR
安装类型	底盘安装	底盘安装
端接形式	快速连接	接线盒

表1—TY系列和FN3026系列滤波器的比较

级1是指滤波器内的电路重复次数（串联）。单级滤波器只有一个电路。如果重复该电路，它将成为双级滤波器，以此类推。增加级数可提高滤波器的性能，并同时优化其封装（尺寸）。它还有助于降低截止频率。

Y型和Δ型配置的优点：

Y型

该设计适用于需要中性连接的系统

适用于负载的设计——使用线对线（高压）或线对中性点（低压）

易于实现针对相同电压支持的单独隔离

Δ型

对于电力传输，其成本低于Y型，因为它仅使用三根电线（如果中性线可以省略/接地的话）

提供更高的启动扭矩

其电流额定值高于Y型

在与Y型相同的维度上，具有更好的性能