EMI bij aandrijvingen Ing. Pauline Verzele Member of 2 Inhoud 1. EMI basics bij drives 2. Welke parameters beïnvloeden EMI bij aandrijvingen?  Onderzoeksresultaten 3. Aanverwante problematieken 3 Inleiding • Onderzoeksvraag: “Welke parameters beïnvloeden EMI bij aandrijvingen?” • Onderzochte parameters: – – – – Schakelfrequentie Invloed van kabellengte Invloed van de kabelafscherming Invloed van output filters 4 EMI bij drives: basics • De 3 elementen... Bron "emissie" 600 • Bron = drive 500 400 300 [V] – PWM – dv/dt Slachtoffer "immuniteit" Koppelpad 200 100 dv/dt > 5 kV/µs 0 Rise time: 50 tot 150 ns -100 2.475 2.48 2.485 t [s] 2.49 -5 x 10 5 EMI bij drives: basics IDM UDM IDM ICM ICM UCM 2 ICM 6 EMI bij drives: basics • Common mode bronspanning PWM uitgangsspanningen CM spanning 7 EMI bij drives: basics • De 3 elementen... Bron "emissie" Koppelpad • Parasitair gedrag drive Slachtoffer "immuniteit" 8 EMI bij drives: basics • EMI = wet van Kirchoff + CM spanning • Stroom via parasitaire capaciteiten • Common mode pad definiëren 9 Invloed schakelfrequentie • Spectrum PWM signaal • 2-14kHz  17dB 14kHz 14kHz 28kHz 42kHz 2kHz 10 Invloed van kabellengte Motorflex 2,5mm² LISN 2m kabel Drive 42m kabel 11 Invloed van kabellengte • DM en CM capaciteit kabel 2 1 11 22 3 PE 33 PE PE 12 Invloed van kabellengte LIYCY 2,5mm² LISN 2m kabel Drive 50m kabel 13 Invloed meetopstelling • Opstelling van de kabel cruciaal 42m kabel op grond 42m kabel geïsoleerd 14 Invloed meetopstelling • Norm CISPR 11: – “Oriëntatie kabels equivalent met normaal gebruik” – “Maatregelen zodat randeffecten niet optreden” LISN Drive 3 fasen + PE Receiver 3 fasen + afscherming + PE BNC Voeding 3 x 400V +PE Motor LISN 15 Invloed van afscherming LISN Motor Drive LISN Motor Drive LISN Motor Drive LISN Drive Motor 16 Invloed van afscherming • Korte kabel LISN Drive Drive Motor Motor 17 Invloed van afscherming • Lange kabel LISN Drive Motor 18 Aanverwante problematieken • 1. Lagerstromen Oorzaak = CM spanning Gevolg = Vroegtijdige vervanging lagers nodig • 2. Overspanningen 19 Overspanningen 20 Overspanningen Zs Z0  Zl Lc Cc Z0 Inverter : Z S  Z 0 s  Zs - Z0  1 Zs  Z0 Motor : Z l  Z 0 l  Zl - Z0 1 Zl  Z0 21 Overspanningen l  1 s  1 (2×Tt < Tr) Tr (1+l)×VDC > l×VDC VDC Na Tt 2×Tt s×(l×VDC) 22 Overspanningen l  1 s  1 (2×Tt ≥ Tr) Tr (1+l)×VDC l×VDC VDC Na Tt 2×Tt s×(l×VDC) 23 Overspanningen of 24 Overspanningen • Probleem: reflecties  overspanningen (met grote flanksteilheid) • Gevolgen: – Spanning ongelijk verdeeld (85% over eerste wikkeling) – Hogere belasting – Deelontladingen Reductie levensduur 25 Overspanningen • Maatregelen Preventief Correctief Kabellengte minimaliseren Load reactor (motorfilter) Inverter duty motoren Sinusfilter Verlagen voedingsspanning RC snubber (termination network) • Reduceren EMI- problemen niet 26 Invloed van output filters Sinusfilter • Schaffner FN5010 Asymmetrische sinusfilter • Schaffner FN530 27 Invloed van output filters • Stelling: Sinusfilter reduceert EMI niet • Reden: CM dv/dt blijft hoog Zonder filter Sinusfilter Asymmetrische sinusfilter 28 Future research... • Grid connected inverters • Gevolgen voor net(spanning) en andere geconnecteerde verbruikers? 29 http://emc.howest.be http://www.lemcko.be [email protected] Member of