矿用大功率变频控制系统电磁兼容技术研究

【摘要】：目前,对于电磁环境比较复杂的工厂、企业,EMC (Electromagnetic Compatibility,电磁兼容)技术研究显得尤为重要。但是,现在国内对于复杂电力电子组成的控制系统中的EMC设计还处于探索阶段。就应用于煤矿井下的电气设备而言,EMC的好坏直接影响其安全、可靠性能。而矿用变频控制系统是重要的电磁干扰源之一,同时自身的电磁兼容性问题也很突出。 基于此,本文综述了目前EMC领域的相关技术,结合本课题组的研究成果,针对有关应用中的实际问题,对传导和辐射EMC设计技术及矿用变频系统EMC作了尝试性的探讨。 本文首先通过对电磁干扰的产生机理与耦合路径的研究以及系统内部单元之间干扰机理的分析,对矿用变频系统电磁干扰的基本原理进行了阐述。进而剖析了大功率矿用变频系统主电路的电磁兼容性。其中,重点从主电路结构上对共模电压的抑制问题做了较为详尽的论述。对逆变输出滤波器,逆变单元左侧直流部分中性点电位系统做了分析,对中性点接地问题总结出应用于工程实际中的有效手段。并在共模抑制中对钳位电容和电阻进行了参数合理配置分析,最后进行了Matlab/Simulink的仿真验证分析。 此外,对隔爆型壳体中有限空间内EMC进行了探索性理论研究,利用电、磁偶极子理论和数学微积分思想建立单、双根载流导线周围的电磁场辐射模型,从而对隔爆腔体中走线、布局提供了理论性指导。进而从隔爆腔体壁上开孔后对腔体内元器件、载流导线等的EMI (Electromagnetic Intervenes,电磁干扰)建立模型。并利用HFSS软件进行了仿真分析,最终能够在变频系统隔爆壳体设计中起到比较有效的指导作用。 最后,本人直接参与了企业矿用大功率变频控制系统的开发设计。尤其是对隔爆壳体、系统接地等方面做了大量的实际验证。总结出一些切实可行的有效手段,为后续研究提供了宝贵经验。