变频器输出端有源滤波器研究

发布时间：2017-06-09 07:11

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【摘要】：二十世纪中期以来,变频电机轴承内部一直受到高频轴承电流的困扰,轴承内轨道的电气损伤导致电力拖动系统的持续运行时间大幅缩短。尤其是随着IGBT的大范围使用,共模电压、轴承电流等问题日渐突出,引起了人们的重视。在这种情况之下,有效抑制轴承电流的技术迫切需要研究。在现代电力拖动自动控制系统中,变频器输出端产生的高频共模电压,通过电机内部的寄生电容形成回路。当电机转子旋转时,轴承内部充满了绝缘的润滑油脂层,转子与机壳之间由此隔绝,形成了寄生电容,其在高频共模电压等效电路中的分压,即为轴承电压。轴承电压随着高频共模电压变化时持续对电容充电,当超过润滑油脂层的耐压阈值时就会在轴承内部产生放电,造成轴承电气损伤。为了抑制轴承电流,本文着眼于抑制轴承电压的源头—共模电压。其原理就是在变频器输出端安装有源滤波器,该有缘滤波器可以发出与共模电压幅值相同相位相反的补偿电压来消除共模电压的影响,从而抑制轴承电压和轴承电流。同时,为了证明所提出的有源滤波器能够抑制共模电压,文章从以下几方面来阐述。第一,通过与传统的电力有源滤波器对比,找出适合用在变频器输出端的有源滤波器方案;第二,通过仿真软件论证方案的可行性。第三,设计有源滤波器的硬件电路,解决了高幅值高频率的脉冲电压难以检测和IGBT关断情况下电压抖动等问题。第四,在实验中不断改进硬件的设计思路,优化了有源滤波器的结构,并且测量了安装有源滤波器前后的共模电压,轴承电压和轴承电流的情况。将实验前后的数据进行比较,验证共模电压,电压和轴电流的改善程度。最后,通过与其他方法的比较,可以看出本文提出的安装在变频器输出端抑制共模电压的有源滤波器是行之有效的。
【关键词】：共模电压 轴承电压 轴承电流 有源滤波器 抑制技术
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713.8;TM921.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题的研究背景9-16
• 1.1.1 共模电压10-12
• 1.1.2 轴承电流12-15
• 1.1.3 课题研究的意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 国内研究动态16-17
• 1.2.2 国外研究状况17-19
• 1.3 相关课题国内研究现状19
• 1.4 研究内容及难点19-21
• 1.4.1 主要研究内容19
• 1.4.2 研究的难点及解决方法19-21
• 第2章 有源滤波器仿真研究21-37
• 2.1 有源电力滤波器的历史及其演化过程22
• 2.2 有源滤波器的工作原理22-23
• 2.3 有源滤波器的分类23-27
• 2.3.1 并联型有源电力滤波器24-26
• 2.3.2 串联型有源电力滤波器26-27
• 2.4 瞬时无功功率理论27-30
• 2.4.1 p?q检测法28-29
• 2.4.2 ip?iq检测法29-30
• 2.5 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法的仿真30-32
• 2.6 适用于变频器输出端的有源滤波器模型及其仿真32-37
• 2.6.1 适用于变频器输出端的有源滤波器的结构32-33
• 2.6.2 适用于变频器输出端的有源滤波器控制原理33-34
• 2.6.3 适用于变频器输出端的有源滤波器仿真分析34-37
• 第3章 变频器输出端有源滤波器硬件设计37-52
• 3.1 三相脉冲电压检测电路37-42
• 3.1.1 基于场效应管IRF540的脉冲电压检测电路37-40
• 3.1.2 基于高速光耦 6N137的脉冲电压检测电路40-42
• 3.2 信号处理控制单元42-45
• 3.3 逆变补偿电路实验45-48
• 3.4 逆变补偿电路的改进方案48-51
• 3.5 高频感应线圈51-52
• 第4章 实验结果及分析52-56
• 4.1 共模电压，轴承电压及轴承电流测量平台的搭建52
• 4.2 共模电压测量结果与分析52-53
• 4.3 轴承电压测量结果与分析53-54
• 4.4 轴承电流测量结果与分析54-56
• 第5章 结论与展望56-57
• 5.1 结论56
• 5.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 在学研究成果60-61
• 致谢61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈国强;陈国忠;徐明;张杰;高坡;刘志强;;风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及改进措施[J];神华科技;2014年05期

2 严冠豪;刘园;杨俊飞;;变频电机轴电流的分析[J];防爆电机;2014年05期

3 Adam Willwerth;钟武凌;;变频驱动电机轴承电气损伤原因及对策[J];制冷与空调;2014年04期

4 花成刚;张本练;;电机轴电流分析与齿轮箱轴电流防范[J];冶金动力;2014年02期

5 刘瑞芳;陈嘉W，

本文编号：434688