三相電源線濾波器的選擇技巧

問：三相電源線濾波器的選擇技巧

三相電力系統(tǒng)

在電力工程中，三相電力系統(tǒng)至少包含三個(gè)承載交流電壓的導(dǎo)體，該交變電壓會在三分之一周期時(shí)出現(xiàn)偏移（每個(gè)相均設(shè)置為相同的頻率和電壓振幅，但各相會偏移120°，從而在電氣循環(huán)期間實(shí)現(xiàn)恒定的功率傳輸）。下圖1展示了三相系統(tǒng)在一個(gè)周期的時(shí)域中瞬時(shí)電壓的典型波形。

圖1.三相系統(tǒng)中的時(shí)域波形

在電路連接中，這些波形稱為相且通常以A、B和C或L1、L2和L3表示。三相系統(tǒng)可以為?型或Y型（在某些區(qū)域也表示為星型）連接。圖2分別展示了?型和Y型的典型電路連接。

圖2.?型（左圖）和Y型（右圖）三相系統(tǒng)的電路連接

三相電源線濾波器

對于變頻器、電機(jī)驅(qū)動器和機(jī)床等應(yīng)用，三相濾波器能夠減少電磁敏感性傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)不必要的電磁干擾（EMI）噪聲。其工作頻率范圍約為47-400Hz。當(dāng)放置在設(shè)備的電源接入口時(shí)，這些濾波器可防止電源線噪聲進(jìn)入設(shè)備。此外，EMI濾波器還能防止設(shè)備產(chǎn)生的噪聲離開和進(jìn)入電源線。

相應(yīng)規(guī)范（如CISPR 32（EN 55032）和FCC排放限制）規(guī)定了允許傳回電源線的最大噪聲等級（以dB為單位）。三相EMI濾波器設(shè)計(jì)的一般要求包括輸入電流、電源線電壓、尺寸限制和所需的插入損耗。除此之外，三相濾波器的配置在設(shè)計(jì)中起著重要作用。

CISPR 32（EN 55032）排放限制：FCC排放限制：

圖3.不同頻率范圍內(nèi)的最大允許噪聲等級（CISPR (dBuV/m)和FCC (uV/M)限值）。

Y型濾波器（Y型或星型）：

Y型濾波器通常用于開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換設(shè)備和其他需要中性連接的應(yīng)用。其采用星型或“Y”型配置，所有三條熱電線都連接在一個(gè)中性點(diǎn)上。一根中性線（N）在三相Y型系統(tǒng)（三相，四線）中總共形成四根線。它支持線對中性點(diǎn)（單相）和線對線（2/3相）連接，例如來自臺達(dá)電子（Delta Electronics） 的TY系列電源線Y型濾波器。

圖4.20TYS9，來自臺達(dá)（Delta）的TY系列

Δ型濾波器：

Δ型三相濾波器旨在減少連接到三相Δ電源的器件中的電磁干擾。Δ型具有形似三角形的三相連接，其中導(dǎo)線從繞組的一端連接到另一個(gè)繞組的起始端，從而形成閉合電路。Δ型的配置只需要三根電線用于傳輸（三相，三線）。電源負(fù)載在任意時(shí)刻都是相同的，因?yàn)槭怯扇齻€(gè)單相電路恒定提供電源，例如來自Schaffner EMC 的FN3026系列Δ型電源線濾波器。

圖5.FN3026HP-20-71，來自Schaffner EMC的FN3026系列

下面是兩個(gè)系統(tǒng)濾波器的比較示例-

表1—TY系列和FN3026系列濾波器的比較

級1是指濾波器內(nèi)的電路重復(fù)次數(shù)（串聯(lián)）。單級濾波器只有一個(gè)電路。如果重復(fù)該電路，它將成為雙級濾波器，以此類推。增加級數(shù)可提高濾波器的性能，并同時(shí)優(yōu)化其封裝（尺寸）。它還有助于降低截止頻率。

Y型和Δ型配置的優(yōu)點(diǎn)：

Y型

該設(shè)計(jì)適用于需要中性連接的系統(tǒng)

適用于負(fù)載的設(shè)計(jì)——使用線對線（高壓）或線對中性點(diǎn)（低壓）

易于實(shí)現(xiàn)針對相同電壓支持的單獨(dú)隔離

Δ型

對于電力傳輸，其成本低于Y型，因?yàn)樗鼉H使用三根電線（如果中性線可以省略/接地的話）

提供更高的啟動扭矩

其電流額定值高于Y型

在與Y型相同的維度上，具有更好的性能