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伺服
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伺服系统电磁干扰解决方案

时间:2018-10-18 | 作者:绿波杰能

  伺服谐波干扰问题现在亦是屡见不鲜,但比较常见的还是伺服干扰电源及其周围的电气设备,也就是伺服整流侧的谐波干扰问题,这是因为伺服系统连接多用屏蔽电缆,所以,逆变侧的干扰就比较鲜见了。解决伺服干扰的常用器件包括:伺服专用滤波器、伺服专用电抗器、伺服专用滤波器柜、泛用进阶谐波滤波器柜、有源滤波器等等,可以根据自己的实际需求,来进行选择。


一、伺服驱动器/伺服控制器/伺服放大器谐波治理器件及其对比表

绿波杰能产品名称 绿波杰产品系列 安装位置 滤波效果 占地面积 投资额
伺服专用输入滤波器 MLAD-S-SC 电源侧 30~50% 较小 较低
伺服专用输出滤波器 MLAD-S-SC 负载侧 30~50% 较小 较低
伺服专用进线电抗器 MLAD-SR-SC 负载侧 30~50% 较小 较低
伺服专用出线电抗器 MLAD-SR-SC 负载侧 30~50% 较小 较低
磁环滤波器 MLAD-MR 电源侧/负载侧 <30%
零相电抗器 MLAD-ZR 电源侧/负载侧 <30%
抗谐型智能电容器 MLAD-HIC 电源侧 ≤75% 较小 中等
正弦波滤波器 MLAD-SW 负载侧 ≤85% 较大 较高
泛用进阶谐波滤波器柜 MLAD-GFC 负载侧 ≤75% 较高
有源电力谐波滤波器 MLAD-APF 负载侧 ≤99%


二、伺服谐波的危害
  对于伺服来讲,其产生谐波电流比较丰富,其谐波的危害主要表现为如下几个方面:
1、设备的有效电阻会因高频集肤效应而增大;
2、设备的附加损耗会变大;
3、设备发热量增加;
4、设备效率会降低;
5、导致伺服电机产生波动转矩;
6、导致伺服电机的稳定转矩减小;
7、增大伺服电机的噪声;
8、谐波电流使得设备的使用寿命大大的降低;
9、干扰设备通信;
10、造成系统稳定性大大降低。


三、伺服谐波产生机理
  伺服与变频器一样,也是有整流模组及逆变模组两部分构成,所以,其谐波产生机理也分为输入及输出两部分:
1、伺服输入侧谐波产生机理
  伺服也是使用了晶闸管等非线性电力电子设备,不管采用哪种整流方式,伺服从电网吸收能量的方式均是不连续的正弦波,而是以脉动的断续方式向电网索取电流,这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压,脉动电压叠加在电网的电压上,会使电网的电压发生畸变,这种非同期正弦波电流是由频率相同的基波及频率大于基波的谐波共同构成的。
2、伺服输出侧谐波产生机理
  在伺服的逆变输出回路中,其输出电压及电流均含有谐波。由于伺服是通过CPU产生6路脉宽可调PWM/SPWM等波控制三相的6组功率元件导通/关断,从而形成频率、电压可调的三相输出电压。其输出电压及输出电流是由PWM/SPWM波和三角载波的交点产生的,不是标准的正弦波,用傅立叶级数分解其电压及电流波形,均可分析出较高的高次谐波成分。
  谐波产生的根本原因是由于非线性负载导致的,当电流流经负载时,与所加的电压不成线性关系,就形成了非正弦电流,从而产生谐波。伺服产生的高次谐波会对设备产生较强的干扰,甚至会造成设备无法正常使用,周围仪器信号失真。

伺服系统产生的基波及高次谐波

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