【摘 要】
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随着现代电力电子技术的发展，采用半导体电力电子器件的高频脉宽调制(PWM)系统在感应电机驱动中得到了越来越广泛的应用。与此同时，变频驱动系统中半导体器件的高频开通和关断
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随着现代电力电子技术的发展，采用半导体电力电子器件的高频脉宽调制(PWM)系统在感应电机驱动中得到了越来越广泛的应用。与此同时，变频驱动系统中半导体器件的高频开通和关断也带来了诸多负面效应。本文针对业界广泛关注的感应电机变频传动系统共模回路的共模电流以及差模回路的电机端过电压问题进行了研究，分析了电机驱动线缆对共模电流以及电机端过电压的影响。 本研究主要内容包括：⑴在传输线理论的基础之上，以三芯和四芯非屏蔽线缆为例，建立了线缆的阶梯电路模型，得到了线缆的共模和差模等效电路。根据导体高频电流密度的分布规律，优化了有限元网格剖分算法，利用有限元法计算得到了不同频率下导体的高频参数。实验测试结果表明，本文的建模方法可以有效反映线缆的高频特性。⑵利用矢量匹配法，建立了星形和三角形连接的感应电机高频响应模型。以三相星形连接的感应电机为例，根据电机的共模和差模阻抗响应曲线，建立了感应电机共模和差模等效模型，并进行了实验验证;本文建立了逆变器共模和差模简化模型，通过测量和解析计算的方法得到了逆变器模型的分布参数。⑶研究了共模干扰产生的机理，根据本文建立的变频传动系统共模等效电路模型，推导了共模电压电流的解析公式。设计了共模电流测量实验，测试波形与仿真结果对比，验证了本文建模的准确性。对仿真和实验结果进行了时域和频域分析，系统的研究了电机驱动线缆对共模电流的影响。⑷研究了电机端过电压的产生机理，根据本文建立的差模等效电路模型，推导了电机端过电压的解析公式。设计了电机端过电压测量实验，测试波形与仿真结果对比，验证了本文建模的准确性。对仿真和实验结果进行了时域和频域分析，系统的研究了线缆对电机端过电压的影响。研究了电机端超两倍过电压的产生机理，通过仿真得到了电机端超两倍过电压的波形，并分析了线缆对超两倍过电压的影响。
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