三相电机正反转用固态继电器电磁兼容测试探究

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　　摘 要 针对异步电机驱动系统中三相六开关逆变器单管故障问题，提出了一种逆变器在故障状态下的三相六开关容错控制策略，较三相四开关容错控制可以提供较多的电压矢量，进而可以有效地抑制转矩脉动。本文介绍控制驼峰电动缓行器控制箱用的三相电机正反转的固态继电器在电磁兼容试验（脉冲群抗扰度和浪涌抗扰度）过程中遇到的问题和解决问题的方法，最后经过试验验证不带监测电路的固态继电器的电磁兼容特性更好，更适合驼峰电动车辆减速器控制箱控制电机正反转使用。
　　关键词 三相电机;正反转用固态;继电器
　　引言
　　异步电机直接转矩控制作为继矢量控制后发展起来的一种高性能控制方法，以其控制结构简单、动态响应快、对电机参数不敏感等优点，得到广泛的应用。然而直接转矩控制中存在转矩和磁链脉动较大、开关频率不稳定等问题，阻碍了其在高精度控制场合的应用。近年来，模型预测控制因其可以直接考虑被控过程的输入、状态和输出的约束条件，并可直接处理耦合多变量系统具有动态响应快、控制灵活等优点得到广泛的关注和研究。
　　1 三相电机正反转用固态继电器概述
　　电动车辆减速器控制箱使用的交流固态继电器是一种无触点通断电子开关，即整个器件无机械可动部件及触点，可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能，同时在输入控制端设置逻辑正反互锁电路，有效防止正反两路可控硅同时导通造成相间短路，保证供电系统、电机及模块本身的安全。
　　三相电机正反转控制固态继电器由三组端子组成，其中一组为输入控制端，在输入端加上直流或脉冲信号，输出控制端能从关断状态转变成导通状态（无信号时呈阻断状态），从而控制较大负载;改变输入端正反转信号，可以控制固态继电器的输出相序;另外两组端子为输出受控端，三进三出，在控制的主回路中起到关键的作用[1]。
　　2 电磁兼容试验
　　2.1 试验样品
　　样品1：一种是带监测电路的固态继电器;样品2：没有任何附加电路的固态继电器。
　　2.2 试验内容
　　为测试公司采买的两种控制三相电机正反转固态继电器的电磁兼容性能，特布置以下试验场景。
　　（1）试验项目
　　①浪涌抗扰度：共模±2kV、差模±1kV。
　　②脉冲群抗扰度：AC2kV/5kHz。
　　（2）试验条件
　　①控制电压：0V;②负载：无;③三相输入AC380V。
　　（3）试验方法
　　①浪涌试验将经过耦合和去耦网络的电源三相线接在固态继电器的三相输入端，然后通过实验设备依次给固态继电器中的一相施加共模±2kV干扰信号。试验结果：两个试验固态继电器样品均在不同试验点时炸裂。
　　②电快速脉冲群试验同样接线方式，通过实验设备给固态继电器施加AC380V+ACkV/5kHz干扰信号，试验结果：两个试验固态继电器样品均在不同试验点时炸裂同时伴随起火现象[2]。
　　（4）试验结果分析
　　通过上述两个试验结果和试验过程中的现象，分析比较两个样品的区别，发现：样品1：两项试验均不通过是因为在三相电源输入端口处厂家增加了监测电路，该监测电路不能承受干扰信号而导致固态继电器炸裂。样品2：①固态继电器电源端口A1在对地进行浪涌和电快速脉冲群试验过程中，无异样发生，试验正常通过;②浪涌共模试验过程中，在电源端口B1对地的共模试验时，固态继电器内部电路导致正在做试验的B1电源与另一相C1之间引入了差模（干扰信号为±2kV）信号，最终导致固态继电器不能承受高的干扰信号而炸裂。分析原因是因为A相与B、C相之间是独立存在的，在试验过程中不会引入差模信号，B、C两相之间有保护电路导致不能承受2kV的干扰信号而使试验失败。为验证以上说法，在第3.3节进行变换试验方法再次试验;③电快速脉冲群试验主要是做共模性质的干扰试验，由于A相与B、C相之间是独立关系，在A相对地之间加入干扰信号，不会与B相或C相之间产生2kV差模信号，所以A相对地试验通过;由于B、C相之间没有隔离，所以在做B相对地的电快速脉冲群试验过程中，对C相产生了差模信号，反之亦然，导致试验不通过。
　　2.3 再试验
　　（1）试验内容
　　①浪涌试验共模2kV固态继电器A1、B1、C1相互之间短接，并接入经过耦合和去耦网络的电源的一相电源线同时给固态继电器的三相电源端口浪涌冲击2kV干扰信号试验结果：固态继电器样品2通过该项试验。
　　②浪涌试验。差模1kV接入经过耦合和去耦网络的电源A，B相接入固态继电器输入端A1和B1，C相不接，启动试验设备引入1KV差模信号，进行试验。该步试验成功后，依次做A1、C1相和B1、C1相;试验结果：固态继电器样品2通过该项试验。
　　③脉冲群抗扰度试验AC2kV/5kHz。接入经过耦合和去耦网络的三相电源同时接入固态继电器的A1，B1，C1，手动设置信号给入方式：三相同时进行电快速脉冲群信号（AC2kV/5kHz），试验结果：固态继电器样品2通过该项试验。
　　（2）试验结果分析
　　①共模2kV浪涌试验，实验前可以将固态继电器三相输入端短接，然后由實验设备给出干扰信号，这样B、C两相之间不会引入差模2kV干扰信号，试验可以通过;同理，试验设备可以同时给固态继电器三相输入端干扰信号（端口不短接），也可以避免引入差模信号。
　　②脉冲群抗扰度（AC2kV/5kHz）测试与共模2kV浪涌试验测试方法一致，干扰信号可以同时给入固态继电器三相输入端，不会使B，C相间引入差模干扰信号，造成试验失败[3]。
　　3 结束语
　　控制三相电机正反转的固体继电器的电磁兼容不同于每条回路都是独立的固态继电器，厂家在考核其电磁兼容耐受性时一定要选择正确的接线方式和信号幅值，以免烧毁器件。
　　参考文献
　　[1] 彭双平，傅华明.基于VC的三相异步电机启停系统的设计[J].电子技术，2009，46（05）：46-48.
　　[2] 赵美芬.8G电力机车辅助系统改进的研究[D].北京：北京交通大学，2008.
　　[3] 陈文彪.调容防窃电变压器智能控制一体化设计与数值计算[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2005.
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