Motor Cable Effect on the Converter-Fed AC Motor Common Mode Current

摘要

Analiza zaburzeń elektromagnetycznych przewodzonych w przekształtnikowych układach napędowych wymaga uwzględniania pojem-noci pasożytniczych wystepjących w przekształniku, uzwojeniach silnika oraz kablu zasilającym silnik. Dynamiczne zmiany napięć na uzwojeniach silników zasilanych z przekształtników częstotliwoci PWM oraz związane bezporednio z nimi składowe wspólne prądów zaburzeń przewodzonych są istotnie związane z zjawiskami rezonansowymi zachodzącymi w obciążeniu przekształnika. Intensywność występowania tych zjawisk jest zależna od charakterystyki czestotliwociowej impedancji obciążenia, czyli uzwojeń silnika asynchonicznego wraz z kablem zasilającym. Analiza charakterystyki czestotliwociowej impedancji obciążenia pozwala na identyfikację zakresów częstotliwoci w których znaczący wpływ na emisję zaburzeń przewodzonych mają zjawiska rezonansowe związane z pojemnociami pasożytniczymi w obwodzie obciążenia przekształtnika. W referacie zprezentowano metodę szeropopasmowego modelowania uzwojeń silnka wraz z kablem zasilającym w zakresie częstotliwoci zaburzeń przeowdzonych do 30 MHz. Pojemnnści pasozytniczne cząstkowe uzwojeń silnika zostały zamodelowane poprzez pojemnoci zastępcze o strukturze drabinkowej. Zaproponowany model obwodowy pozwala na badanie wpływu parametrów kabla zasilającego silnik na poziomy generowanych prądów zaburzeń wspólnych generowanych w przekształtnikowym układzie napędowym, a w szczegóności w silniku. Wyniki uzyskane z przeprowadzonych badań symulacyjnych z wykorzystaniem opracowanego szerokopasmowego modelu obwodowego zostały zweryfikowane eksperymentalnie dla wybranych układów przekształtnikowych.%Investigation of conducted EMI generation in AC motor drives fed by pulse width modulated voltage converters requires to consider parasitic capacitances in converters, motor windings and feeding cables to be taken into account. Motor voltage transients and related common mode currents are significantly correlated with resonance effects occurring in load circuits. The levels of intensity of these phenomena depend noticeably on frequency dependent impedance characteristic of converter load. An analysis of frequency converter load impedance characteristics allows for identification of frequency ranges in which the foremost contributions to EMI noise generation have voltage ringing phenomena associated with load parasitic capacitances. This paper presents a method to model an AC motor with a feeding cable in conducted EMI frequency range up to 30 Mhz. Distributed parasitic capacitances of AC motor windings are modeled as a ladder circuit. The developed circuit model allows for an analysis of the influence of the motor feeding cable parameters on common mode currents generated in AC motor drive system, particularly in AC motor itself. The simulation results obtained based on the proposed model are verified by the experimental tests which were carried out for an exemplary adjustable speed AC motor drive application.