Ground leakage current caused by Common-Mode Voltage of PWM inverterPrądy upływu doziemnego generowane napięciem wspólnym falownika MSI

In railway tractive vehicles, three-phase PWM (Pulse Width Modulation) inverters generate parasitic Differential-Mode Voltages (DMV) and Common-Mode Voltages (CMV). Parasitic voltages are a side effect of using the width modulation to shape the phase-to-phase inverter’s voltage. In this article, the authors present a mathematical description of the DM and CM voltages and carry out their spectral analysis. Based on the spectral harmonics analysis, the authors present a method for filtration of harmonics of DM and CM voltages aimed at limiting the capacitance parasitic currents: due to DM voltage – phase-to-phase parasitic current and CM voltage – ground parasitic currents. As the final result of the tests, almost complete elimination of leakage parasitic current form PE shock protection system was achieved.

W kolejowych pojazdach trakcyjnych trójfazowe falowniki MSI (Modulacja Szerokości Impulsów) wytwarzają pasożytnicze napięcia różnicowe (Differential Mode Voltage) i wspólne (Common Mode Voltage). Pasożytnicze napięcia są skutkiem ubocznym stosowania modulacji szerokościowej do kształtowania napięć międzyfazowych falownika. W artykule autorzy przedstawiają opis matematyczny napięć DM oraz CM i przeprowadzają ich analizę widmową. Na podstawie przeprowadzanej analizy autorzy przedstawiają metodę filtracji wybranych harmonicznych napięcia DM i CM dla ograniczania wytwarzanych przez nie prądów pasożytniczych: (DM) - międzyfazowych i (CM) – doziemnych. W wyniku badań osiągnięto prawie całkowitą eliminację pasożytniczego prądu upływu doziemnego z systemu ochrony przeciwporażeniowej PE.

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).