西门子伺服驱动系统进线滤波器的作用

变频系统通常由变频驱动装置、电机、编码器、编码器电缆和动力电缆等组件构成。是专为在工业环境中的运行而设计的。

驱动装置内部具有功率半导体器件，通过大电流、高电压的快速开关器件来通断电压来实现电机调速，此时的驱动系统是非常强大的干扰源；同时相关的输入输出电缆和模块、设备间的通信电缆、编码器等敏感设备也会因此受到强烈的电磁干扰而不能正常工作。

为了保证驱动系统既不影响其它设备也能保证自身运行不受影响，即设备间在同一个电磁环境下，只有采用规范的电磁兼容安装标准才能确保设备运行的可靠与稳定。

而做为确保电磁兼容性的一个重要的手段和方法就是安装使用进线滤波器，

图 举例：进线滤波器在伺服驱动系统中的连接和使用

2          进线滤波器的工作原理

驱动器工作时，IGBT高速开通关断产生对周边设备产生干扰。进线滤波器限制了驱动器电源的高频干扰，它确保了由驱动设备产生的干扰大部分限制在驱动系统内部，仅有很少一部分噪声（在可允许的偏差范围内）传播到电网中去。

下图表示了一个由SINAMICS S120组成的驱动系统中的进线滤波器（标配及选件）的工作原理。

图 驱动器高频漏电流流动路径

 逆变器中 IGBT的高速通断造成了变速驱动系统中的高频噪声。这种高速通断产生很高的电压上升率（dv/dt）。高的电压变化率作用在电机电缆和电机绕组的对地分布电容上，从而在逆变器输出端产生很大的高频漏电流。

此时必须提供一个有效的途径，使高频漏电流到它们的“源头”——逆变器。当使用屏蔽的电机电缆时，高频漏电流或噪声电流通过屏蔽层流到PE母线排或调速柜的EMC屏蔽母线。

如果柜子没有安装滤波器，没有为高频噪声电流提供一个流回到变频器的低阻抗回路，那么所有的漏电流将通过输入侧的PE母排流到变压器的中性点，然后再通过三相电源返回到变频器。如果是这种情况，这些漏电流造成的高频噪声电压会叠加电源上，从而影响那些连接在公共接入点的其它设备及变频器本身。

通过使用进线滤波器，为高频漏电流提供了一个低阻抗路径使其返回到噪声源。从而使大部分漏电流Ileak通过滤波器在变频系统内部流动。这样一来，进入到电源中的噪声电流就会很小，可以有效的降低公共接入点的电磁噪声电平。

比如在使用SINAMICS变频器标配的进线滤波器之外，又安装了选配的进线滤波器，那么进入电源的漏电流就会进一步减小,进线电源公共接入点的噪声电平将进一步降低 。

3          进线滤波器使用的四个注意事项

•          滤波器和 IT 系统

进线滤波器仅适用于接地系统（TN或TT供电系统）。若SINAMICS驱动器运行在非接地供电系统（IT），则需要注意以下内容：

–        若使用标准的进线滤波器，在设备安装或调试阶段就需把滤波器同地断开。需要参照相关系列产品的操作说明进行。

–        在变频器外不可以增加进线滤波器

如果不遵循上述规定，当电机侧发生接地故障时，进线滤波器将过载甚至损坏。

•          需要采用带屏蔽的电机电缆

在电机和变频器之间，双端屏蔽良好的屏蔽电缆保证了噪声电流可以*的流回调速柜中。

如果电机电缆为非屏蔽电缆，那么高频漏电流将通过一个系统中其他高频低阻抗路径回到驱动器，也就是说，这个漏电流通过电机电缆的分布电容流过电缆桥架和系统大地，然后通过不确定的路径，比如供电电缆及变压器中线点接地线或分布电容进入到三相电源，较终返回到变频器内。在这样情况下，高频漏电流很大一部分没有通过进线滤波器，而导致滤波器无效。

•          驱动装置与电机需要良好接地

SINAMICS设备外壳与柜内的PE母线和EMC屏蔽条必须低阻抗连接。为此必须使用柜子的金属结构件来保证大面积低感连接，连接表面必须是裸露的金属而且每个接触点必须保证较小几平方厘米的接触面，或用大截面的短接地导线。必须使用扁平或圆的铜编织线为宽频率范围的噪声信号提供返回回路。于此同时也需要考虑到电机的可靠接地，对电机接地的目的是需要设备间形成等电位体，确保为高频漏电流提供可靠的低阻抗回路。

该规则同样适用于进线滤波器与PE母线排和EMC屏蔽条的连接。

•          驱动装置只能连接使用与之匹配的进线滤波器 ，可以通过手册和样本进行型号的确认。不能多个驱动器共用一个滤波器。