高壓變頻器長線電纜驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)面效應(yīng)分析及其對策.pdf

1、電能的廣泛使用，促進了現(xiàn)代社會工業(yè)化、信息化的高速發(fā)展。電機系統(tǒng)效率的提高，有助于節(jié)約電能，與此同時也帶來了顯著的經(jīng)濟效益。電機主要依靠變頻技術(shù)來提高電機效率，實現(xiàn)節(jié)能。
　　在實際應(yīng)用中，變頻器存在不可忽視的負(fù)面效應(yīng)，主要是變頻器產(chǎn)生的共模電壓和電機端出現(xiàn)的過電壓。目前，變頻器主要采用IGBT，這種大功率開關(guān)器件上升時間非常短，在如此短的上升時間期間，脈沖電壓瞬間從零上升到最高電壓或者從最高電壓下降到零，由于電機內(nèi)部高頻寄生電容

2、的存在，高頻的快速變化的dv/dt作用在電機端時，在電機軸承上會感應(yīng)出軸電壓。當(dāng)軸電壓不斷上升，軸承潤滑油膜將被擊穿，此時會產(chǎn)生放電電流，導(dǎo)致在短時間內(nèi)電機軸承溫度升高，最終損壞，從而破壞整個系統(tǒng)。由于系統(tǒng)中存在著雜散電容，高頻的共模電壓與電容相互作用，通過電動機機殼、大地和變頻器形成共模電流，產(chǎn)生電磁干擾。在石油開采、造紙、采礦業(yè)等特殊領(lǐng)域，電動機和變頻器由于相距較遠(yuǎn)，不可避免需在兩者之間使用電纜，PWM信號通過電纜輸送給電動機，由于

3、PWM高的電壓變換率，而且當(dāng)電纜達(dá)到一定長度時，PWM信號可以看成是在電纜上傳輸?shù)男胁ǎ捎陔娎|的阻抗和電機阻抗不匹配，PWM行波會在電機端發(fā)生反射，正向行波和反相行波相互疊加，在電機端出現(xiàn)過電壓，此過電壓包括加倍的差模電壓和共模電壓。共模電壓的加倍會使電機的負(fù)效益成倍增加，差模電壓的加倍使得電機的絕緣更容易被破壞。
　　因此，研究變頻調(diào)速系統(tǒng)在長線電纜傳輸時所帶來的負(fù)面效應(yīng)及對策顯得尤為重要。本文首先研究了高壓變頻驅(qū)動系統(tǒng)的理論

4、、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器，著重分析了高壓變頻器中的脈波整流器和移相變壓器的原理。其次，研究了變頻器共模電壓產(chǎn)生的機理，得出了逆變器共模電壓的產(chǎn)生與其開關(guān)狀態(tài)有關(guān)，在此基礎(chǔ)上著重研究調(diào)制策略對三電平逆變器的共模電壓的抑制，研究了三電平逆變器的傳統(tǒng)的SPWM、降低共模電壓的SPWM和消除共模電壓的SPWM，對傳統(tǒng)的SVPWM對共模電壓的作用進行了研究，提出了消除共模電壓改進的策略，并通過仿真驗證其正確性。再次，利用傳輸線