濾波器，顧名思義，是對波進(jìn)行過(guò)濾的器件?！安ā笔且粋€(gè)非常廣泛的物理概念，在電子技術(shù)領(lǐng)域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時(shí)間起伏變化的過(guò)程，該過(guò)程通過(guò)各類(lèi)傳感器的作用，被轉換為電壓或電流的時(shí)間函數，稱(chēng)之為各種物理量的時(shí)間波形，或者稱(chēng)之為信號。今天天拓四方就為大家講講常用的濾波器及其特點(diǎn)。

一、諧波濾波器

由于正弦電壓加壓于非線(xiàn)性負載，基波電流發(fā)生畸變產(chǎn)生諧波。在驅動(dòng)系統中主要非線(xiàn)性負載有整流器、變頻器、逆變器等。減小諧波的主要的手段：

A）增加整流電路的脈波數，比如典型的6脈波整流，通過(guò)三繞組或多繞組變壓器形成12脈波，24脈波等拓撲結構，從而提高諧波次數，減小諧波影響；

B）通過(guò)增加回路阻抗，比如進(jìn)線(xiàn)電抗器，變壓器等減小諧波電流的影響；

C）通過(guò)有源前端，比如AFE，一方面提高諧波次數，另一方面通過(guò)軟件可消除特定諧波；

D）諧波濾波器(LHF)是一種無(wú)源濾波器，主要吸收6脈波整流器的5、7次網(wǎng)側諧波電流。使用網(wǎng)側諧波濾波器需要在變頻器進(jìn)線(xiàn)側安裝一個(gè)相對短路壓降Uk＝2%的進(jìn)線(xiàn)電抗器。

LHF與輸入電抗器形成諧振電路以吸收變頻器產(chǎn)生的5，7次諧波電流，防止諧波電流注入到公共電網(wǎng)，影響電網(wǎng)質(zhì)量。其諧振頻率設計為更大幅值的諧波，即5次諧波，同時(shí)吸收部分7，11，13次諧波。

通過(guò)LHF，由變頻器產(chǎn)生的諧波電流對比：

典型6脈波電路網(wǎng)側產(chǎn)生的諧波頻譜

增加LHF后典型網(wǎng)側產(chǎn)生的諧波頻譜

需要注意的是，網(wǎng)側感抗（可用系統短路容量RSC來(lái)表示）也可能與LHF產(chǎn)生構成諧振電路，從而是LHF吸收網(wǎng)側的諧波，這樣有可能造成LHF過(guò)載燒損，所以，需要根據實(shí)際的電網(wǎng)情況進(jìn)行選配LHF。

二、輸入側EMI濾波器

在驅動(dòng)系統中一般采用的EMI濾波器，通?？紤]集總參數、無(wú)源濾波器。輸入濾波器限制了由變頻器產(chǎn)生的150kHz～20MHz的高頻傳導干擾，確保驅動(dòng)設備產(chǎn)生的干擾大部分限制在驅動(dòng)系統內部（干擾源），僅很少一部分噪聲傳播到電網(wǎng)中去，從而改善整個(gè)系統的電磁兼容性。

EMC產(chǎn)品的一類(lèi)與二類(lèi)環(huán)境的定義

EN 61800-3 根據電驅系統輸出電流和安裝位置定義了 4 個(gè)類(lèi)別：

逆變器拓撲與功率器件所造成的驅動(dòng)系統中的高頻噪聲，及很高的電壓變換率dv/dt，將在逆變器輸出端產(chǎn)生很大的高頻漏電流，這些高頻漏電流通過(guò)電機電纜和電機繞組的分布電容對地泄露。必須提供一個(gè)有效的路徑，使漏電流回到噪聲源——逆變器。若在驅動(dòng)系統輸入側沒(méi)有安裝EMI濾波器（沒(méi)有為高頻噪聲電流提供一個(gè)流回逆變器的低阻抗回路），那么所有的噪聲電流將通過(guò)公共地回路流到變壓器的中性點(diǎn)，通過(guò)三相電源返回變頻器（EMI源）。這樣，有高頻噪聲電流造成的高頻噪聲電壓將會(huì )疊加到公共電源接入點(diǎn)pcc，從而影響甚至損壞連接到此公共電源系統的其他設備和變頻器本身。在此公共電源接入點(diǎn)的噪聲水平將達到C4的水平。

西門(mén)子SINAMICS系列變頻器提供標配輸入濾波器，為高頻噪聲電流提供了一個(gè)低阻抗路徑使其返回到噪聲源。這樣絕大部分的噪聲電流通過(guò)濾波器在變頻器內部流動(dòng)，而電源中的噪聲會(huì )很小，公共接入點(diǎn)的噪聲電壓將降到C3的水平。

除標準配置輸入濾波器外，額外增加選配的輸入濾波器，那么電源的噪聲電流將進(jìn)一步減小，使公共接入點(diǎn)的噪聲電壓降低至C2水平。

輸入EMI濾波器對網(wǎng)側PE線(xiàn)上的高頻噪聲電流的影響

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