Minimizing leakage current in three-phase line converter drives
Matikainen, Harri (2022)
Diplomityö
Matikainen, Harri
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022120870195
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022120870195
Tiivistelmä
Power electronic AC/DC line converters generate common mode voltage and leakage current which cause problems and malfunctions in sensitive devices and systems. In this thesis, a literature study was carried out on common mode noise, what problems it causes and the commercial and experimental solutions to mitigate the common mode problems. A prototype filter with a common mode feedback circuit was evaluated using simulations and measurements, and the prototype filter was compared to a similar filter without a common mode filtering section. The prototype filter was found to reduce the leakage current significantly when compared to the bare LCL filter. It was found that in a system with a low DC link Y-capacitance the total leakage current of the prototype filter slightly increases when the feedback circuit is added. However, the common mode feedback circuit reduces common mode voltage noise in the DC link and makes it possible for the system to work with larger stray capacitance in the DC link by keeping the system resonances below the switching frequency. These improvements can outweigh the slight increase in the leakage current. Aktiiviset tasasuuntaajat tuottavat yhteismuotoista jännitettä ja maavirtaa, jotka aiheuttavat vikoja ja toimintahäiriöitä niille herkissä laitteissa ja järjestelmissä. Yhteismuotoisen häiriön synnystä, sen aiheuttamista ongelmista ja kaupallisista sekä kokeellisista ratkaisuista yhteismuotoisten häiriöiden poistamiseksi tehtiin kirjallisuustutkimus. Prototyyppisuodinta, johon oli lisätty kapasitiivinen takaisinkytkentäpiiri yhteismuotoiselle häiriölle yhteismuotosuotimesta välipiiriin, tutkittiin simuloinnilla ja mittauksilla, sekä sitä verrattiin tavalliseen suotimeen, jossa ei ollut erillistä yhteismuotoista suodatusosaa. Prototyyppisuotimen havaittiin vähentävän maavirtaa merkittävästi verrattuna tavalliseen LCL-verkkosuotimeen. Maavirran havaittiin hieman kasvavan, kun takaisinkytkentäpiiri kytkettiin prototyyppisuotimeen järjestelmässä, jossa on hyvin vähän kapasitanssia välipiiristä maahan. Yhteismuotoinen takaisinkytkentäpiiri kuitenkin vähentää yhteismuotoista jännitettä välipiirissä ja mahdollistaa järjestelmän toiminnan suuremmalla välipiirin hajakapasitanssilla pitämällä järjestelmän resonanssit kytkentätaajuuden alapuolella. Nämä parannukset ovat todennäköisesti merkittävämpiä kuin vuotovirran lievä lisäys.