收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

现代变频调速系统负面效应研究及其对策

姜艳姝  
【摘要】: 随着变频器的小型化、多功能化、高性能化,尤其是控制手段的全数字化,使变频器的灵活性和适应性不断增强。因此,在现代工业中,变频器的使用越来越广泛。目前几乎所有变频器都采用PWM控制技术,它可以改善变频器的输出波形,与其它控制形式的变频器相比,可降低电动机谐波损耗,减小转矩脉动,简化逆变器结构,加快调节速度,提高系统的动态性能。 但在PWM变频器的广泛使用中,发现其带来一些显著的负面效应。首先,在PWM变频器与电动机之间需长线电缆传输时在电动机端产生过电压,加剧了电动机绕组绝缘压力;其次,电压源型PWM变频器会产生高频共模电压,它会在电动机转轴上感应出高的轴电压,并形成轴承电流,使电动机的轴承在短期内造成电气原因的损坏,缩短电机使用寿命。再次,高速开关的电力电子器件产生强烈的电磁干扰(EMI)。传导性EMI和辐射性EMI会干扰其他控制系统或电子设备的正常运行,甚至导致误动作。上述PWM变频所带来的负面效应使系统可靠性下降,故障率增加,但往往被变频器的使用者忽视,然而它所带来的实际损失可能大大超过交流变频调速系统本身的成本。因此,研究PWM变频器产生的负面效应及其解决方法具有重要的理论意义和实用价值。 首先,利用传输线理论,研究了逆变器在长线传输时产生的过电压问题,即把PWM变频器输出的PWM电压脉冲信号看作是在长线电缆上传输的行波,由于长线电缆的分布参数,使电压行波在电动机端产生反射现象,反射波与入射波叠加,使电动机端电压近似加倍,从而在电动机端产生过电压、高频阻尼振荡等现象,大大加剧了电动机绕组的绝缘压力,使电动机绝缘过快损坏,降低了电机的使用寿命。理论分析、仿真和实验研究表明,电动机端过电压与PWM变频器采用的开关器件上升时间和PWM变频器与电动机之间的电缆长度密切相关,上升时间越短,电缆长度越长,电压反射现象越显著,过电压也越高。研究了电压源型PWM逆变器输出产生的共模电压及其负面效应的本质,揭示了共模电压的本质及其抑制方法,并得出共模电压是逆变器输出负面效应的产生的根源的结论。为消除PWM变频器长线传输时在电动机端产生的过电压等负面效应,提出了一种以差模滤波为主,兼有抑制共模电压作用的逆变器输出无源滤波器。该滤波器是在基本RLC滤波器基础上通过在滤波电感上增加附加绕组来实现的。其特点是将两种滤波作用有机结合。仿真及试验表明,在满足差模滤波要求的同时,可减小共模电压有效值约60%。文中示出了该滤波器的基本结构及其差模和共模等效电路,分析了差模和共模电压转移函数,给出了滤波器参数的工程计算方法及部分试验结果。 鉴于两电平逆变器的输出共模电压只能依靠外接滤波器进行消除,研究了共模电压的三电平抑制技术。利用三电平逆变器的有效开关状态,分析了三电平逆变器中产生共模电压的原因,得出奇数电平逆变器可以通过软件的方法来抑制共模电压的结论。针对常用逆变器控制策略—SPWM和SVM,分别提出了降低和消除共模电压的改进策略,并用仿真结果验证了其正确性。并对不同的策略进行了对电机性能影响的比较,验证了所提策略的可用性。 分析了矩阵变换器共模电压产生的机理。对双电压控制策略下矩阵变换器共模电压的局部平均值和瞬时值进行了理论分析,采用了两种改变零输出状态开关位置的方法来减小共模电压的瞬时值,分别使共模电压的最大瞬时值减少到原来的86.67%和57.73%。并分析了改变零输出状态开关位置对输出电压,输入电流和开关损耗的影响。提出了一种矩阵变换器的零电压换相策略,该策略的最大电压增益可达到理论上的最大值,输出三相线电压局部平均值为对称正弦量,共模电压最大瞬时值为输入相电压幅值的一半。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姜艳姝;陈勇;;DTC技术对电机驱动系统中共模电压的抑制效果研究[J];黑龙江水专学报;2009年02期
2 金喜波;;矩阵变换器SPWM调制策略研究[J];哈尔滨理工大学学报;2009年04期
3 姜艳姝,陈希有,徐殿国,马洪飞;一种消除PWM逆变器驱动系统中电动机端轴电压和轴承电流的前馈有源滤波器[J];中国电机工程学报;2003年07期
4 刘洪臣,陈希有,沈涛,冯勇;用于抑制矩阵变换器共模电压的零输出换相策略[J];中国电机工程学报;2005年03期
5 幸善成,吴正国;逆变器驱动电动机系统中轴承电流产生的机理研究[J];电气应用;2005年11期
6 吴小兰;谭国俊;周文鸣;;一种减少矩阵变换器共模电压的空间矢量调制法[J];电机与控制应用;2006年10期
7 钟玉林;赵争鸣;张永昌;;SHEPWM对三电平NPC变频器共模电压的抑制作用[J];变流技术与电力牵引;2007年05期
8 姜保军;;电机驱动系统电机端共模电压的研究[J];电力电子技术;2011年02期
9 王世煜;;火电厂的干扰测试及分析[J];华东电力;1980年01期
10 姜艳姝,陈希有,徐殿国;PWM逆变器输出有源滤波技术及其发展[J];电气传动;2002年02期
11 高嵬;张俊洪;雷津;杨希勤;;混合箝位式三电平逆变器共模电压的仿真分析[J];船电技术;2007年03期
12 李维波,毛承雄,陆继明,范澍;高压变频调速系统仿真研究[J];华北电力大学学报;2003年03期
13 王洪峰;关振宏;吴桢生;谢峰;唐顺;程新伟;;牵引变流器共模干扰分析[J];电气开关;2009年04期
14 黄守道;葛照强;肖慧慧;叶光辉;;注入3次谐波控制的共模电压分析[J];电力自动化设备;2006年09期
15 程冰;陈明惠;汤钰鹏;;三电平逆变器中共模电压抑制方法的研究与仿真[J];通信电源技术;2007年01期
16 袁鹏;陈景熙;张凯;;死区对PWM逆变器共模电压的影响及其抑制方法[J];通信电源技术;2007年02期
17 沈丽频;杨梅;姜艳姝;;矩阵变换器共模电压生成机理研究[J];中国科技信息;2008年02期
18 聂学聪;李志成;曾双贵;;减少共模电压的SVPWM优化调制方法研究[J];舰船电子工程;2009年04期
19 赵莉;宋平岗;叶满园;;多电平逆变器共模电压的抑制[J];电力系统及其自动化学报;2009年03期
20 窦汝振;;减小异步电机共模电压的SVPWM控制方法的分析[J];变频器世界;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张登山;赵宏;李华德;;PWM脉宽调制调速系统电机耐压及轴承电流问题的研究[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年
2 张侃;徐殿国;高强;;PWM逆变器输出无源共模滤波器[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
3 艾文涛;;高输入阻抗高倍差动放大器在救生伞测试中的应用[A];中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C];2004年
4 杨静波;范永强;;长导线对变频器控制电机的影响及解决办法[A];全国冶金企业计控网络化研讨会论文集[C];2003年
5 孙龙林;张兴;许颇;赵为;曹仁贤;;单相非隔离型光伏并网逆变器中共模电流抑制的研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
6 万健如;禹华军;刘洪池;;变频电机轴电压与轴电流产生机理及其抑制[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
7 郑国灿;张毅;卞德森;;RS-232、RS-422与RS-485标准及应用技术[A];中国电影电视技术学会影视科技论文集[C];2002年
8 赵家骝;;“九五”期间地电观测的进展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
9 陈少棠;Thomaus A.Lipo;;脉宽调制(PWM)变频器引起的电机轴承电流和电压(英文)[A];材料科学与工程技术——中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
10 刘增;刘进军;李锦;黄新明;袁敞;;三相四桥臂逆变器中线电压及其抑制方法[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜艳姝;现代变频调速系统负面效应研究及其对策[D];哈尔滨理工大学;2007年
2 孙醒涛;混合不对称多电平逆变器拓扑及控制策略的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 葛红娟;基于矩阵变换器的永磁同步电机矢量控制系统[D];南京航空航天大学;2006年
4 刘铮;多电平逆变器空间矢量调制技术研究[D];湖南大学;2008年
5 姜保军;PWM电机驱动系统传导共模EMI抑制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 李国栋;基于IGCT的6kV高压变频器[D];华中科技大学;2007年
7 黄劲;基于三相四桥臂逆变器的电机驱动系统EMC及可靠性研究[D];华中科技大学;2009年
8 蔡文;矩阵式三相交流—直流变换器的研究[D];上海大学;2009年
9 章勇高;电力电子变换器全数字化有源共模电磁干扰抑制技术研究[D];华中科技大学;2007年
10 吕伟;用于无线传感网络的逐次逼近型模数转换器研究与实现[D];中国科学技术大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 龙立中;风力发电系统中多电平变流器共模电压抑制技术研究[D];华东交通大学;2013年
2 王磊;PWM多驱动系统中共模电压的分析及其抑制[D];哈尔滨理工大学;2014年
3 张怡海;PWM逆变器驱动异步电机系统的共模电压研究[D];西南交通大学;2014年
4 文家燕;光伏并网逆变器共模电压抑制方法和实验研究[D];合肥工业大学;2012年
5 陈勇;DTC技术在抑制PWM调速系统负面效应的效果研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
6 沈丽频;矩阵变换器共模电压生成机理及控制机制研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
7 杨梅;五电平变频器共模电压抑制策略的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
8 王世怀;现代变流技术诱发的润滑界面电磁损伤机理研究[D];西安建筑科技大学;2004年
9 行震;变频器负面效应分析与滤波器设计[D];大连理工大学;2008年
10 成建鹏;高压变频器和电子电力变压器共模电压研究[D];华中科技大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 成都佳灵电气制造有限公司 吴加林;IGBT直接串联高压变频器问世[N];中国电子报;2003年
2 李焦明;高压绿色变频器应运而生[N];中国建材报;2002年
3 李玉琢 本报记者 鲁汉 肖克;中国民族高压变频器产业专题[N];机电商报;2005年
4 成都 张奉节;西门子S7-200PLC的RS485通信口易损坏的原因和解决办法[N];电子报;2009年
5 徐驰 编译;将两路信号混合的加法电路[N];电子报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978