大功率变频调速系统电磁兼容研究
发布时间：2021-10-11 21:55
以IGBT作为开关器件的双三电平变频调速系统,因为其产生的纹波小等优点,而被广泛应用于一些大功率变频调速系统中。但随着其功率越来越大,开关频率越来越高,带来的电磁干扰问题也越来越突出。该电磁干扰问题不仅会影响变频调速系统本身工作的可靠性,还会造成电网的高频污染,因此迫切需要对该课题进行研究。与两电平变频调速系统电磁干扰问题相比,三电平变频调速系统电磁干扰源数学模型需要进行复杂的推导,其电磁干扰传播路径不断变化,传播路径上的参数庞杂,因此理论分析难度大大提高。另外,研究大功率变频调速系统时,需要设计专门的实验验证平台,其寄生参数提取也有一些自身的特点。当前国内外在该方面的研究较少,本文以一个MW级双三电平变频调速系统为对象,从以下几个方面开展了课题研究。对大功率三电平变频调速系统EMI（Electromagnetic Interference:EMI）的产生机理和传播路径进行了分析,建立了三电平变频调速系统电磁干扰时域预测模型,提出采用Matlab和Saber联合仿真的方法对EMI问题进行预测研究。该模型既利用Saber精确的物理模型,又能充分发挥Matlab控制策略容易实现的特点,使系...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
AB之间的阻抗曲线
M M电抗器柜整流柜逆变柜测试位置图 2-20 大功率变频调速系统传导 EMI 测试电气连接图Figure2-20 Electrical connection diagram of conducted EMI test for high power variablefrequency speed-regulation system实验平台核心部分为：电源供电部分、对拖平台和测试电路。（1）电源供电部分主要功能是为被测试的变频调速系统和对拖平台进行供电。6kV 供电电压经变压器转换为 1140V，调压器可根据实验电压等级和电压损失需要，对供电电压在 70～1400V 范围内进行调节。为了防止变频调速系统实验时产生工频谐波，污染电网，需要安装谐波滤波器。（2）被测设备为 1MW 的 1140V 双三电平变频调速系统，为了测试不同负载下的电磁干扰情况，需要用到对拖平台。如图 2-21 所示，该对拖平台由两台鼠笼电机进行对拖，左侧电机 1140V、2.1MW，与双三电平变频器组成被研究的变频调速系统；右侧为负载侧，电机额定电压为 1140V、功率为 2.8MW，可以通过控制器调节输出负载大小。
（3）测试部分需要考虑几个问题，测试设备、接地点和测试点。测试设备包括电源 EMI 滤波器、频谱分析仪或接收机、限幅器、1000头。为了防止电网和电网连接的用电设备产生的电磁干扰耦合至电磁实验测，同时测试时保证电网提供固定阻抗，需要安装高频电源滤波器，如图高频电源滤波器所示。MW 级大功率变频调速系统主电路电流达到几百甚至上千安培，如果采N 来进行传导 EMI 测试，无论从安全和经济上都不太合适。CISPR 16-1专门的电磁兼容用高压探头和供电EMI电源滤波器结合来等效代替LI本实验平台采用耐压为 10kV 的高压探头，其结构及安装位置，如图 2。衰减器安装在频谱仪信号输入接口，形成信号一定的衰减。频谱仪或接装有专门的测试软件，可以根据需要在软件中选择需要的标准，并且对衰减量进行设置。本实验平台选择的是 10dB 衰减器，选择的标准是12668.3 或者等效标准 EN55022A，测试平台具体布局如图 2-22 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EMI滤波器的变频器传导电磁干扰抑制[J]. 曹海洋,杨欢,韩顺利,徐辉煌. 电力电子技术. 2017(07)
[2]功率开关器件多时间尺度瞬态模型（Ⅱ）——应用分析与模型互联[J]. 蒋烨,赵争鸣,施博辰,袁立强. 电工技术学报. 2017(12)
[3]SiC MOSFET与SiC SBD换流单元瞬态模型[J]. 朱义诚,赵争鸣,王旭东,施博辰. 电工技术学报. 2017(12)
[4]IGBT的特性仿真与分析研究[J]. 李昊宇,李玲玲. 电气时代. 2017(02)
[5]大功率双三电平变频调速系统共模电磁干扰研究[J]. 曹海洋,姜子健,沈建辉,李宝峰. 电工技术学报. 2016(05)
[6]基于EMI滤波器的防爆变频调速系统EMI抑制[J]. 曹海洋,沈建辉,王宏震,李宝峰. 电气传动. 2015(05)
[7]基于开关瞬态过程分析的母排杂散电感提取方法研究[J]. 冯高辉,袁立强,赵争鸣,赵锦成,鲁挺. 中国电机工程学报. 2014(36)
[8]永磁同步电机驱动器直流母线传导干扰分析与抑制[J]. 胡鑫,韩迪,王纪森,赵宇和. 火炮发射与控制学报. 2014(03)
[9]高压IGBT串联变换器直流母排设计与杂散参数分析[J]. 于华龙,赵争鸣,袁立强,鲁挺,姬世奇. 清华大学学报(自然科学版). 2014(04)
[10]一种调整共模噪声源阻抗并优化EMI滤波器性能的方法[J]. 王培康,郑峰,杨小瑜,张钰,王骏飞,乔彦鹏,彭根斋. 中国电机工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]大功率三电平变换器关键技术及同步电机传动控制系统研究[D]. 李浩.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]干扰信号下IGBT的动态电磁特性研究与分析[D]. 姚爱芬.北京交通大学 2016
[2]基于电压定向控制的PWM整流系统仿真的研究[D]. 梁冰红.广西大学 2006
本文编号：3431307
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
AB之间的阻抗曲线
M M电抗器柜整流柜逆变柜测试位置图 2-20 大功率变频调速系统传导 EMI 测试电气连接图Figure2-20 Electrical connection diagram of conducted EMI test for high power variablefrequency speed-regulation system实验平台核心部分为：电源供电部分、对拖平台和测试电路。（1）电源供电部分主要功能是为被测试的变频调速系统和对拖平台进行供电。6kV 供电电压经变压器转换为 1140V，调压器可根据实验电压等级和电压损失需要，对供电电压在 70～1400V 范围内进行调节。为了防止变频调速系统实验时产生工频谐波，污染电网，需要安装谐波滤波器。（2）被测设备为 1MW 的 1140V 双三电平变频调速系统，为了测试不同负载下的电磁干扰情况，需要用到对拖平台。如图 2-21 所示，该对拖平台由两台鼠笼电机进行对拖，左侧电机 1140V、2.1MW，与双三电平变频器组成被研究的变频调速系统；右侧为负载侧，电机额定电压为 1140V、功率为 2.8MW，可以通过控制器调节输出负载大小。
（3）测试部分需要考虑几个问题，测试设备、接地点和测试点。测试设备包括电源 EMI 滤波器、频谱分析仪或接收机、限幅器、1000头。为了防止电网和电网连接的用电设备产生的电磁干扰耦合至电磁实验测，同时测试时保证电网提供固定阻抗，需要安装高频电源滤波器，如图高频电源滤波器所示。MW 级大功率变频调速系统主电路电流达到几百甚至上千安培，如果采N 来进行传导 EMI 测试，无论从安全和经济上都不太合适。CISPR 16-1专门的电磁兼容用高压探头和供电EMI电源滤波器结合来等效代替LI本实验平台采用耐压为 10kV 的高压探头，其结构及安装位置，如图 2。衰减器安装在频谱仪信号输入接口，形成信号一定的衰减。频谱仪或接装有专门的测试软件，可以根据需要在软件中选择需要的标准，并且对衰减量进行设置。本实验平台选择的是 10dB 衰减器，选择的标准是12668.3 或者等效标准 EN55022A，测试平台具体布局如图 2-22 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于EMI滤波器的变频器传导电磁干扰抑制[J]. 曹海洋,杨欢,韩顺利,徐辉煌. 电力电子技术. 2017(07)
[2]功率开关器件多时间尺度瞬态模型（Ⅱ）——应用分析与模型互联[J]. 蒋烨,赵争鸣,施博辰,袁立强. 电工技术学报. 2017(12)
[3]SiC MOSFET与SiC SBD换流单元瞬态模型[J]. 朱义诚,赵争鸣,王旭东,施博辰. 电工技术学报. 2017(12)
[4]IGBT的特性仿真与分析研究[J]. 李昊宇,李玲玲. 电气时代. 2017(02)
[5]大功率双三电平变频调速系统共模电磁干扰研究[J]. 曹海洋,姜子健,沈建辉,李宝峰. 电工技术学报. 2016(05)
[6]基于EMI滤波器的防爆变频调速系统EMI抑制[J]. 曹海洋,沈建辉,王宏震,李宝峰. 电气传动. 2015(05)
[7]基于开关瞬态过程分析的母排杂散电感提取方法研究[J]. 冯高辉,袁立强,赵争鸣,赵锦成,鲁挺. 中国电机工程学报. 2014(36)
[8]永磁同步电机驱动器直流母线传导干扰分析与抑制[J]. 胡鑫,韩迪,王纪森,赵宇和. 火炮发射与控制学报. 2014(03)
[9]高压IGBT串联变换器直流母排设计与杂散参数分析[J]. 于华龙,赵争鸣,袁立强,鲁挺,姬世奇. 清华大学学报(自然科学版). 2014(04)
[10]一种调整共模噪声源阻抗并优化EMI滤波器性能的方法[J]. 王培康,郑峰,杨小瑜,张钰,王骏飞,乔彦鹏,彭根斋. 中国电机工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]大功率三电平变换器关键技术及同步电机传动控制系统研究[D]. 李浩.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]干扰信号下IGBT的动态电磁特性研究与分析[D]. 姚爱芬.北京交通大学 2016
[2]基于电压定向控制的PWM整流系统仿真的研究[D]. 梁冰红.广西大学 2006
本文编号：3431307
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