变频器应用中干扰分析论文提纲

2022-11-15

论文题目：高压变频器长线电缆驱动系统负面效应分析及其对策

摘要：电能的广泛使用,促进了现代社会工业化、信息化的高速发展。电机系统效率的提高,有助于节约电能,与此同时也带来了显著的经济效益。电机主要依靠变频技术来提高电机效率,实现节能。在实际应用中,变频器存在不可忽视的负面效应,主要是变频器产生的共模电压和电机端出现的过电压。目前,变频器主要采用IGBT,这种大功率开关器件上升时间非常短,在如此短的上升时间期间,脉冲电压瞬间从零上升到最高电压或者从最高电压下降到零,由于电机内部高频寄生电容的存在,高频的快速变化的dv/dt作用在电机端时,在电机轴承上会感应出轴电压。当轴电压不断上升,轴承润滑油膜将被击穿,此时会产生放电电流,导致在短时间内电机轴承温度升高,最终损坏,从而破坏整个系统。由于系统中存在着杂散电容,高频的共模电压与电容相互作用,通过电动机机壳、大地和变频器形成共模电流,产生电磁干扰。在石油开采、造纸、采矿业等特殊领域,电动机和变频器由于相距较远,不可避免需在两者之间使用电缆,PWM信号通过电缆输送给电动机,由于PWM高的电压变换率,而且当电缆达到一定长度时,PWM信号可以看成是在电缆上传输的行波,由于电缆的阻抗和电机阻抗不匹配,PWM行波会在电机端发生反射,正向行波和反相行波相互叠加,在电机端出现过电压,此过电压包括加倍的差模电压和共模电压。共模电压的加倍会使电机的负效益成倍增加,差模电压的加倍使得电机的绝缘更容易被破坏。因此,研究变频调速系统在长线电缆传输时所带来的负面效应及对策显得尤为重要。本文首先研究了高压变频驱动系统的理论、拓扑结构,包括整流器、中间直流环节、逆变器,着重分析了高压变频器中的脉波整流器和移相变压器的原理。其次,研究了变频器共模电压产生的机理,得出了逆变器共模电压的产生与其开关状态有关,在此基础上着重研究调制策略对三电平逆变器的共模电压的抑制,研究了三电平逆变器的传统的SPWM、降低共模电压的SPWM和消除共模电压的SPWM,对传统的SVPWM对共模电压的作用进行了研究,提出了消除共模电压改进的策略,并通过仿真验证其正确性。再次,利用传输线理论分析PWM脉冲波在长线电缆上传输的特点,以此分析电机端产生过电压现象的原因,并分析了电缆的分布参数对电机端过电压的影响。最后,研究电机端过电压的抑制措施,研究无源滤波器的设计方法。提出了SHEPWM调制技术和LC滤波器相结合的方法对电机端的过电压进行抑制。研究了SHEPWM的原理、初值的选取、角度的计算。再此基础上利用数学软件MATLAB探讨抑制策略的可行性。

关键词：高压变频器;共模电压;过电压;逆变器输出端滤波器;SHEPWM

学科专业：电气工程

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题研究目的与意义

1.2 课题研究现状

1.3 课题研究的主要内容

第2章高压变频器的结构和原理

2.1 概述

2.2 多脉波整流器

2.2.1 电压波形