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系统并网技术
★ 5.0
电机定子铁心叠片中共模电流路径的研究
Investigation on the Pathway of Common Mode Current in Electrical Machine Stator Core Laminations
| 作者 | Wenjun Zhu · Daniele De Gaetano · Xiangyu Sun |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2025年5月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 共模电流路径 电压源逆变器 定子叠片 外框架 轴电压和轴承电流 |
语言:
中文摘要
本研究对电压源逆变器供电的电机系统中的共模电流路径进行了研究,重点关注其在定子叠片和外框架内的分布情况。通过有限元分析和实验验证,该研究对逆变器供电电机中共模电流主要沿定子叠片内表面呈之字形路径流动这一观点提出了质疑。研究结果表明,虽然有部分电流会流经叠片,但受趋肤效应影响,大部分电流会通过框架外表面流动。这些结果强调了了解共模电流路径对于更好地估算和抑制逆变器供电电机中的轴电压和轴承电流的重要性。
English Abstract
This study investigates the common mode current path in voltage source inverter-fed electrical machine systems, focusing on its distribution within stator laminations and the outer frame. Via finite element analysis and experimental validation, it challenges the notion that the common mode current mainly follows a zigzag pathway along the inner surface of stator laminations in inverter-fed machines. The findings reveal that while part of current flows through the laminations, the majority flows through the frame outer surface, influenced by the skin effect. These results underscore the importance of understanding the common mode current pathway for better estimation and mitigation of the shaft voltage and bearing currents in inverter-fed machines.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项关于逆变器驱动电机系统中共模电流路径的研究具有重要的工程应用价值。尽管研究对象聚焦于电机系统,但其核心机理与我们的光伏逆变器、储能变流器等产品面临的共模电流问题高度相关。
该研究通过有限元分析和实验验证,颠覆了传统认知,揭示共模电流主要沿外框架表面流动而非沿定子叠片内表面呈之字形分布,这一发现对我们的产品设计具有直接指导意义。在大功率光伏逆变器和储能PCS系统中,共模电流是导致EMI干扰、系统效率损失和设备可靠性下降的关键因素。理解其真实传导路径,有助于我们优化滤波器设计、改进接地策略,并在机械结构设计阶段就考虑电磁兼容性。
对于阳光电源的电动汽车驱动系统业务,该研究更具直接价值。轴电压和轴承电流是电机驱动系统的典型失效模式,准确掌握共模电流分布规律可显著提升电机轴承寿命预测精度,优化绝缘轴承配置方案,降低维护成本。
技术应用方面,该研究方法论已相对成熟,可立即应用于我们的产品开发流程。建议在新一代高频化、高功率密度逆变器设计中,将此理论纳入EMC仿真模型,重点关注机壳和散热器结构对共模电流路径的影响。同时,这也为我们开发差异化的低共模电流拓扑和智能化EMI抑制技术提供了理论支撑,有助于在激烈的市场竞争中建立技术壁垒,提升产品可靠性和客户满意度。