级联型高压变频调速系统共模电压分析

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高压变频调速的节能效果评估及分析

高压变频调速的节能效果评估及分析高压变频调速系统是一种有效的节能措施，通过调节电机转速来实现负载的需求，以减少能源损耗，并降低生产过程中的电能消耗。

本文将对高压变频调速系统的节能效果进行评估和分析，探讨其对现代工业领域的重要性。

首先，高压变频调速系统可以使电机工作在最佳负载条件下，从而最大程度地提高电机的效率。

传统的固定转速控制方式会导致过量的能量浪费，在运行过程中产生的热能也会增加整体的能耗。

而高压变频调速系统可以根据负载需求自动调整电机的转速，使其始终处于最佳效率工作点，从而降低能源的消耗。

其次，高压变频调速系统还可以实现启停次数的减少，从而降低了启动过程中的能耗。

传统的固定转速控制方式在启动时需要较大的电流冲击，不仅增加了电网的压力，还会造成电机生命周期内的能源浪费。

而高压变频调速系统可以通过软启动功能实现电机平稳启动，有效减少了启动过程中的能耗。

另外，高压变频调速系统还具有节约维护成本的优势。

传统的固定转速控制方式在负载变化较大时需要频繁更换传动部分的装置，增加了维护成本和停机时间。

而高压变频调速系统可以通过调整电机的转速来适应不同负载需求，减少了传动装置的磨损和维护成本。

此外，高压变频调速系统还具有响应速度快、调节精度高的特点。

传统的固定转速控制方式在负载变化时无法快速调整，导致响应速度较慢，容易导致生产线的停顿。

而高压变频调速系统可以根据负载变化实时调整电机转速，具有较高的响应速度和调节精度，能够更好地适应生产过程的需要。

综上所述，高压变频调速系统在工业领域中具有显著的节能效果。

通过调整电机的转速，使其始终处于最佳工作条件下，不仅可以提高电机的效率，降低能源的消耗，还可以减少启停过程中的能耗和维护成本。

此外，高压变频调速系统还具有高响应速度和调节精度的优势，能够更好地满足生产过程中的需求。

因此，鉴于高压变频调速系统的诸多优点，我们推荐在现代工业领域中广泛应用该技术，以实现更高效、节能的生产过程。

变频调速中的共模电压分析

图 3 常用低压变频器主电路原理图
根据以上原理分析, 电压型交2直2交变频器由于直流部分具有大电容的平波作用, 可以近似认为直流电压基本恒定, 或者波动很小, 但它的直流电压中性点对变压器中性点所构成的共模电压却很大。因三相整流电路在任何时刻都可以用图 4 所示电路拓扑表示, 通过常规的微分方程求解可得到图
电气传动 2002 年第 6 期
线电压矢量的中点电位对电源中性点 “0 ” 的瞬时值, 它是一个跳变的齿状波形。显然, 当二极管换成晶闸管时, 在任何瞬间, 输出的直流电压波形为对应的线电压, 此时, 共模电压会随着控制角的变化而变化。设控制角为 Α , 相电压的幅值为 U pm , 由于每周期有 6 次换流, 共模电压的峰值出现在换流瞬间, 根据共模电压的定义, 在某区间的共模电压值计算公式可写为 )] 2 U com 1 = U pm [ sin Ξt+ sin ( Ξt- 120° 或根据换流点, 同样可以写为 ) + Α U com 1 = (U pm 2) sin ( 30° 显然, 最大的共模电压为 U pm 2, 即为相电压峰值的 50% , 也就是说, 当控制角 Α = 60° 时, 共模电压的峰值将达到最大值。当考虑换流重叠现象时, 共模电压的峰值要比相同情况小一点, 此时共模电压的计算公式可写为 ) - Χ + Α U com 1 = (U pm 2) sin ( 30° 式中: Χ——换流重叠角。
变频调速中一般有交2交变频和交2直2交变频 2 种形式, 这里仅讨论使用较广的交2直2交系统的共模电压。
311 整流器的共模电压分析
电流型交2直2交变频器主电路接成如图 3a 所示的对称性结构。假定 2 个电感的各种参数完全相同, 则 2 个电感上的电压降也是一样的。由电路的对称性知

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析1. 引言1.1 背景介绍发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统是现代发电厂中非常重要的设备之一。

随着电力需求的增加和能源消耗的加剧，发电厂的运行效率和稳定性变得越来越重要。

传统的电动机调速系统在能耗和稳定性上存在一定的局限性，因此引入变频调速系统成为发电厂凝泵电动机调速的趋势。

背景介绍中，我们可以了解到，发电厂凝泵6kV高压电动机在传统调速系统中存在一些问题，比如启动时电流冲击大、效率低、调速精度不高等。

为了解决这些问题，引入了变频调速系统。

变频调速系统通过改变电机供电频率来调整电机转速，实现了电机的平稳启动和精确调速。

通过研究发电厂凝泵6kV高压电动机的特点和变频调速系统的优势，我们可以为系统设计提供更科学的方案，并对系统的运行效果进行评价。

最终，我们将总结变频调速系统的优势，分析问题解决的成效，并展望未来发展的方向。

这些内容将在接下来的正文和结论部分详细展开。

1.2 问题提出在发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统中，问题首先是系统的稳定性和可靠性。

由于电动机负载变化大，传统的调速系统难以满足不同工况下的需求，导致工作效率低下。

电动机的启动过程中电流冲击大，容易损坏设备，影响设备寿命。

传统系统运行能耗高，效率低，不利于节能减排。

如何解决这些问题成为当前发电行业面临的重要课题。

通过引入变频调速系统，可以有效解决传统系统存在的问题，实现高效、节能、稳定的运行，提高系统的整体性能。

对发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统进行分析与研究具有重要意义，能够为系统的设计与运行提供参考和指导。

1.3 研究意义发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统的研究意义在于提高系统的运行效率和稳定性，减少能源消耗和维护成本。

随着能源需求的不断增长，发电厂作为能源生产的重要基地，对能源利用效率要求也越来越高。

采用变频调速系统可以根据实际需要灵活调整电动机的转速，使系统运行更加高效。

级联H_桥变频调速系统电机端过电压抑制方案研究

第47卷第4期燕山大学学报Vol.47No.42023年7月Journal of Yanshan UniversityJuly 2023㊀㊀文章编号:1007-791X (2023)04-0319-10级联H 桥变频调速系统电机端过电压抑制方案研究骆志伟1,张㊀敏2,李㊀昕2,孙孝峰2,∗(1.北京航天发射技术研究所,北京100076;2.燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004)㊀㊀收稿日期:2022-04-15㊀㊀㊀责任编辑:温茂森基金项目:河北省自然科学基金重点项目(E2021203162);河北省重点研究发展计划资助项目(19214405D)㊀㊀作者简介:骆志伟(1980-),男,河北保定人,硕士,研究员,主要研究方向是电动车辆驱动系统设计㊁能源管理及电气控制;∗通信作者:孙孝峰(1970-),男,黑龙江肇东人,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为功率因数校正与有源滤波技术㊁新能源变换与组网技术,Email:sxf@㊂摘㊀要:用于中高压电机驱动的级联H 桥变频器具有输出波形谐波含量低㊁器件电压应力小以及效率高等优势㊂然而与传统的两电平变频器一样,当其经长电缆驱动电机时存在电机端过电压的问题㊂为此,本文对级联H 桥变频器的结构进行了改进,将一个辅助双向开关放入每一相的某一子单元中,使该子单元能够产生ʃV dc /2电平,即在总输出电压的每个上升和下降沿中插入一个短暂的固定时间的中间电平㊂此举可将上升/下降沿分为两段,并且两者之间存在两倍于电压波在电缆上传播时间的延迟㊂由于延迟的存在,第二段正好可以抵消第一段的反射波,所以电机端由反射现象导致的过电压会被明显抑制㊂最后,仿真及实验均验证了所提出方案的有效性㊂关键词:电机;多电平;变频器;传输线;过电压中图分类号:TM464㊀㊀文献标识码:A㊀㊀DOI :10.3969/j.issn.1007-791X.2023.04.0050㊀引言变频器作为工业生产中的重要设备之一,具有十分广泛的应用场景㊂但是当变频器用于油田钻井㊁海洋勘测和采矿等场景时,变频器与电机往往安装在不同位置,需要用较长的电缆进行连接㊂此时,变频器产生的高频脉冲波经电缆到达电机端会发生反射现象,使电机端产生过电压和高频阻尼振荡,从而加快电机和电缆的绝缘老化,严重时甚至会出现绝缘击穿,导致电机烧毁㊂此外,电机端的高频振荡还可能导致电机机械部件的损坏以及干扰其他电气设备[1-3]㊂对于过电压产生机理的分析,很早便有较为成熟的研究[2,4],而之后的工作大都集中在抑制方案上㊂在变频器输出端加装RLC 滤波器可以显著降低输出电压变化率或者说可以滤除输出电压中的高频成分,从而减轻甚至消除过电压现象[5-6]㊂而在电机端安装无源滤波器则可以改变电缆末端的阻抗特性,根据传输线理论,当电缆末端的等效阻抗与电缆的特征阻抗相等时,电缆上不会发生反射现象,所以电机端也不会产生过电压[7-8]㊂此外,还有一种低损耗的 RL-plus-C 滤波器分别安装在变频器输出端和电机端,具有结构简单㊁成本低㊁鲁棒性好的优点[9]㊂无源抑制方案虽然原理简单,抑制效果良好,但存在体积巨大㊁损耗高的缺陷㊂而有源抑制方案则可以弥补这些缺陷,文献[10]提出了输出LC 电路的有源控制可以有效降低输出电压的变化率,相比于无源滤波器,电感值显著减小了㊂文献[11-12]提出了一种低损耗的电机末端有源滤波器,该滤波器不仅可以抑制过电压,还可以回收电机的制动能量㊂文献[13]将三相两电平逆变器改造成T 型逆变器,虽然抑制了过电压,但增加了6个功率器件,损耗也增加了㊂文献[14-15]通过耦合电感将一种反射波消除器串联入变频器输出端,对变频器输出电压进行整形 ,达到消除反射波的目的,但是增加了成320㊀燕山大学学报2023本㊂文献[16]提出一种新颖的调制方案以应对过电压问题,无需任何额外的硬件,但只适用于单相H桥电机驱动㊂文献[17]提出一种新颖的软开关逆变器拓扑用于过电压抑制,还可以改善EMI性能㊂文献[18]提出一种基于自适应控制的过电压抑制策略,无需硬件上的改变,但却增加了控制的复杂性㊂随着工业生产中电机的功率越来越大,对电机驱动的电压等级提出了更高的要求,中高压电机驱动开始走上舞台㊂级联H桥和模块化多电平变换器作为优秀的多电平拓扑,在中高压电机驱动中均得到了应用[19-22]㊂但两者具有不同的特点,由于桥臂电感的存在,模块化多电平变换器输出电压的变化率较级联H桥要低,所以过电压问题并不是很严重㊂而星型连接的级联H桥变频器由于没有环流问题,所以相桥臂上一般不安装电抗器,导致其输出电压的变化率很高[23]㊂并且随着碳化硅器件的应用,功率器件的开关速度变得更快,相应的,过电压问题也会更严重[24-25]㊂为了解决级联H桥变频器经长电缆驱动电机时存在的电机端过电压问题,本文根据中间电平插入的抑制原理,提出了一种改进型级联H桥变频器及其控制方法,只需在每相的某一个子单元中加入一对辅助双向开关管,便能够有效抑制电机端过电压㊂1㊀基于传输线理论的过电压现象分析1.1㊀电机端电压数学模型为了分析电机端过电压产生的机理,以及影响过电压峰值的因素,本文将变频器,长线电缆和电机作为整体统一进行考虑㊂假设变频器直流侧电压是恒定无波动的,所以可等效为理想脉冲电压源与其输出阻抗Z s串联,电缆可被当作理想均匀传输线,而电机则可以等效为阻抗Z m㊂图1所示为变频器经长电缆驱动电机的系统模型,电缆长度为l,V(0,s)和V(l,s)分别为变频器输出端电压和电机端电压的拉氏变换,V+(x,s)和V-(x,s)分别为电缆上正向行波(入射波)和反向行波(反射波)的拉氏变换㊂为了方便分析,假设电缆为无损传输线,则其特征阻抗为Z0=L C,(1)式中,L和C分别为单位长度电缆的分布电感和分布电容㊂根据均匀传输线理论[26],从变频器输出端向电机方向看去的输入阻抗Z in为Z in=Z0Z m+Z0tanh(jωl LC)Z0+Z m tanh(jωl LC)=Z01+Γm e-2τs1-Γm e-2τs,(2)式中,τ为电压波在电缆上的传播时间,Γm为电机端的反射系数,分别定义为τ=l LC,(3)Γm=Z m-Z0Z m+Z0㊂(4)图1㊀变频器经长电缆驱动电机的系统模型Fig.1㊀System model of a inverter driving motor via long cable ㊀㊀变频器输出端即电缆首端的电压表达式为V(0,s)=Z inZ in+Z s V(s),(5)将式(2)代入式(5),并定义变频器端反射系数Γs=(Z s-Z0)/(Z s+Z0),可得V(0,s)=1-Γs21+Γm e-2τs1-ΓmΓs e-2τs V(s)㊂(6)电缆上任意一点的电压均可以看成是正向行波V+(x,s)和反向行波V-(x,s)相叠加,而在电机端,根据反射系数的物理意义,入射波和反射波满足V-(l,s)=Γm V+(l,s),所以电机端电压为V(l, s)=(1+Γm)V+(l,s)㊂由于电缆首末端存在传输延迟,利用位移定理,可得变频器输出电压为V(0,s)=V+(0,s)+V-(0,s)=V+(l,s)eτs+V-(l,s)e-τs=(1+Γm e-2τs)V+(l,s)eτs,(7)联立式(6)和式(7),可得电机端电压的复数域表达式为第4期骆志伟等㊀级联H 桥变频调速系统电机端过电压抑制方案研究321㊀V (l ,s )=(1-Γs )(1+Γm )2㊃e -τs1-Γm Γs e -2τsV (s ),(8)在通常情况下,变频器的输出阻抗要远小于电缆的特征阻抗,而电机的等效阻抗又远大于电缆的特征阻抗,即Γs ʈ-1,Γm ʈ1㊂此时,式(8)可变换为V (l ,s )=e -τs1+e -2τs2V (s )㊂(9)由式(9)可知,电机端可产生最大2倍于变频器输出的电压,假设Γs =-0.95,Γm =0.95,τ=0.2μs,由式(8)可以画出当V (s )为方波信号时,电机端电压V (l ,s )的时域响应波形,如图2所示㊂可以看到电机端电压与变频器输出电压之间存在一个时间为τ的延迟,此为电压波在电缆上的传播时间㊂图2㊀变频器输出电压与电机端电压时域响应波形Fig.2㊀Time domain response waveforms of inverteroutput voltage and motor terminal voltage1.2㊀PWM 波上升时间对过电压峰值的影响第一小节推导出了电机端电压的复数域表达式,并画出其时域响应波形㊂但是在实际应用中,变频器产生的并不是理想的阶跃电压波,从一个电平到另一个电平需要一定的上升和下降时间㊂本节主要讨论PWM 波上升时间t r 和电机端反射系数Γm 对电机端过电压峰值V m 的影响㊂根据图3中电压波在电缆上的传递过程可知,在第三次传播过程中即图3中虚线部分,由于变频器端反射系数Γs 一般为负值,所以该正向行波与V (s )的极性相反,当其到达电缆末端即电机端时,电机端电压会降低,而在此之前正反向行波的极性均与V (s )相同㊂因此,过电压的峰值会出现在t =3τ这一时刻,图2(b)中电机端电压的放大波形也验证了这一点㊂图3㊀电压波在电缆上的传播过程示意图Fig.3㊀Schematic diagram of the voltage wave propagationprocess on the cable㊀㊀根据上述分析,当变频器输出的PWM 波在t =3τ之前上升到最大电压时,电机端过电压峰值只受电机端反射系数Γm 约束而与上升时间t r 没有关系㊂反之,如果PWM 波在t =3τ之后还在继续上升的话,传播时间τ和上升时间t r 均会影响过电压峰值㊂电机端过电压峰值的归一化表达式如下[7]V mV (s )=Γm +1㊀㊀t r ɤ3τ3τt r Γm +1t r >3τìîíïïïï㊂(10)根据式(10)可绘制出电机端过电压峰值与上升时间和电机端反射系数之间的关系图,如图4所示㊂由图4可知,当电缆的长度非常短或者变频器输出电压上升非常缓慢的话,电机端过电压峰值并不严重,这就是为什么限制变频器输出电压变化率能够达到抑制电机端过电压的目的㊂322㊀燕山大学学报2023图4㊀过电压峰值与脉冲上升时间和电机端反射系数的关系Fig.4㊀Relationship between overvoltage peak value,pulse rise time and motor terminal reflection coefficient2㊀基于中间电平插入的过电压抑制原理分析与实现2.1㊀中间电平插入理论为了解决变频器经长电缆驱动电机时存在的过电压问题,本文使用了中间电平插入的思想㊂即在变频器输出电压的每个上升和下降沿插入一个持续时间极短的中间电平㊂当在V (s )的上升沿中插入一个大小为V (s )/n ,持续时间为t m 的中间电平时,式(8)可变换为V (l ,s )=(1-Γs )(1+Γm )2e -τs1-Γm Γs e -2τs㊃V (s )n +(n -1)V (s )n e -t m s éëêêùûúú,(10)为了便于分析,假设在极端情况下,即Γs =-1,Γm =1㊂式(10)可简化为㊀V (l ,s )=2e -τs 1+e -2τs V (s )n +(n-1)V (s )n e -t m s éëêêùûúú,(11)而当n =2,t m =2τ时,式(11)又可进一步简化为V (l ,s )=V (s )e -τs ,(12)式(12)的时域表达为V (l ,t )=V (t -τ),(13)由(13)可知,当插入中间电平后电机端电压与变频器输出电压相比,只会有一个微小的延迟,而不会产生过电压㊂假设Γs =-0.95,Γm =0.95,τ=0.2μs,电机端电压的时域响应波形如图5所示,对于V (t )可以看作是V 1(t )和V 2(t )的组合,两者均是幅值为0.5的阶跃信号,但是阶跃时间相差2τ㊂而波在电缆上传播一个来回所需时间正好是2τ,例如在t =3τ这一时刻,V 1(t )的负极性正向行波和V 2(t )的正极性正向行波正好同时抵达电机端,两者相互抵消,之后的时刻同样如此,相当于V (t )在电机端基本不发生反射,所以过电压的峰值明显衰减了㊂由图5可知,插入中间电平后,电机端的过电压得到了明显的抑制,其峰值出现在t =5τ这一时刻㊂并且根据图3中波的传播过程,易知插入中间电平后电机端过电压峰值的归一化表达式为V mV (s )=Γs Γ2m+Γs Γm +Γm +12+Γm +12=㊀Γm +1+Γs Γm (Γm +1)2㊂(14)第4期骆志伟等㊀级联H桥变频调速系统电机端过电压抑制方案研究323㊀图5㊀插入中间电平后变频器输出电压与电机端电压的时域响应波形Fig.5㊀Time domain response waveforms of inverteroutput voltage and motor terminal voltage after theintermediate level is inserted㊀㊀根据式(14)可以绘制出插入中间电平后,电机端过电压峰值与Γs和Γm之间的关系曲线,如图6所示㊂由于变频器的输出阻抗一般比较小,所以Γs只取了较小的值,可以看到,抑制后的过电压峰值一般不会超过25%㊂2.2㊀改进型级联H桥变频器中间电平插入实现针对广泛用于中高压电机驱动领域的级联H 桥变频器,并结合上一节所分析中间电平插入的过电压抑制原理,本文提出了一种可以有效解决电机端过电压问题的改进型级联H桥变频器拓扑结构,如图7所示㊂当变频器没有通过长电缆连接电机即不存在过电压问题时,所提出变频器中的辅助双向开关不动作,此时与传统的级联H桥变频器并无差异㊂而当变频器通过长电缆连接电机时,加入辅助双向开关的H桥子单元则负责产生ʃV dc/2电压,用来在变频器输出电压的上升和下降沿中插入中间电平㊂图6㊀插入中间电平后过电压峰值与电机端和变频器端反射系数之间的关系Fig.6㊀Relationship between peak overvoltage andreflection coefficients at motor and inverterterminal after intermediate levelinsertion图7㊀改进型级联H桥变频器拓扑结构Fig.7㊀Topology of improved cascaded H-bridge inverter324㊀燕山大学学报2023㊀㊀假设所提出改进型级联H 桥变频器含有3个子单元,则各子单元输出电压V o1,V o2,V o3及总输出电压V 总的波形如图8所示,加入辅助双向开关的H 桥子单元主要负责在变频器输出电压中插入中间电平㊂图8㊀改进型级联H 桥变频器各子单元及总输出电压波形Fig.8㊀The sub-units and total output voltage waveformof the improved cascaded H-bridge inverter㊀㊀其中H 桥子单元的驱动脉冲的产生方法与传统的级联H 桥变频器一致,本文不再赘述㊂而对于加入辅助双向开关的H 桥子单元开关管的驱动脉冲则需要根据其他子单元输出电压的上升和下降沿确定㊂首先,加入辅助双向开关的H 桥子单元具有4种工作状态,如图9所示㊂工作在状态1和2可分别输出+V dc /2和-V dc /2电平,工作在状态3和4则子单元输出电压为0,状态3和4之间的切换需要根据变频器的输出电流方向确定㊂图9㊀加入辅助双向开关的H 桥子单元工作状态Fig.9㊀Operation stages of H-bridge subunit withauxiliary bidirectional switch㊀㊀对图9中的工作状态进行分析,可以很容易得到开关管Q 1~Q 6的驱动脉冲生成方法,具体如图10所示㊂图中驱动脉冲的上标表示第几个子第4期骆志伟等㊀级联H 桥变频调速系统电机端过电压抑制方案研究325㊀单元,i o 为变频器输出电流,假设在第n 个子单元中加入了辅助双向开关㊂首先需通过单稳态触发器检测出变频器输出电压的所有边沿,然后再进行一些逻辑变换即可得到开关管的驱动脉冲,这在可编程逻辑器件中是容易实现的㊂图10㊀加入辅助双向开关的H 桥子单元控制方法Fig.10㊀Control scheme of H-bridge subunitwith auxiliary bidirectional switch3㊀仿真及实验验证3.1㊀仿真验证为了验证所提出改进型级联H 桥变频器及其控制方法对于电机端过电压抑制的有效性,在PLECS 中搭建了仿真模型,仿真参数如表1所示,其中电缆参数参考了文献[20]㊂仿真波形如图11所示,由图可知,使用本文所提出的方案可以将过电压从68.2%降低至10.8%,抑制效果十分显著㊂表1㊀仿真参数表Tab.1㊀Table of simulation parameters仿真参数数值子单元直流侧电压/V1000单元数6调制波频率/Hz 50开关频率/Hz 1000电缆分布电阻Ω/km 0.5电缆分布电感μH /km 390电缆分布电容nF /km254电缆长度/m50图11㊀变频器输出及电机端线电压仿真波形Fig.11㊀Simulation waveforms of inverteroutput and motor terminal line voltage3.2㊀实验结果为了验证所提出方案在工程实践中的可行326㊀燕山大学学报2023性,搭建了2个子单元的级联H 桥变频器样机驱动三相异步电动机,变频器样机与电动机的照片如图12所示㊂需要说明的是,实验中使用了一段单位分布参数电路来模拟长电缆㊂图12㊀实验平台照片Fig.12㊀Photograph of experimental platform㊀㊀实验系统的参数如表2所示,根据表中单位长度电缆的分布电感和电容,可以计算出中间电平的最优持续时间为9.6μs㊂表2㊀实验参数表Tab.2㊀Table of experimental parameters实验参数数值子单元直流侧电压/V100单元数2调制波频率/Hz 50单位长度电缆分布电感/μH 23单位长度电缆分布电容/μF1开关频率/Hz 1000开关管XNF20N60T 控制器TMS320F28379D㊀㊀过电压抑制前后电缆末端即电机端电压和电机电流的实验波形分别如图13和14所示㊂可以看到,抑制之前,电机端的过电压峰值可达到70%,使用本文所提出方案后,过电压峰值大大降低,只有10%左右,实验结果充分说明了上述理论分析的正确性和所提出方案的有效性㊂值得注意的是,由于电机绕组电感的存在,电机端电压中的高频阻尼振荡并不会影响电机电流,抑制前后电机电流均比较光滑㊂图13㊀过电压抑制前实验波形Fig.13㊀Experimental waveform before overvoltage suppression第4期骆志伟等㊀级联H桥变频调速系统电机端过电压抑制方案研究327㊀图14㊀过电压抑制后实验波形Fig.14㊀Experimental waveform after overvoltage suppression 4　结论本文针对中高压电机驱动领域,分析了电机端过电压现象发生的原因及其影响因素,并提出了一种改进型级联H桥变频器结构和控制方法,能够有效解决电机端过电压问题,得到了以下结论:1)电机端过电压发生的根本原因是变频器输出的脉冲电压在电缆上发生了反射㊂2)过电压峰值理论上最大为2pu,主要影响因素为电机端反射系数Γs和PWM波的上升时间㊂3)在变频器输出电压的上升和下降沿中插入中间电平可有效抑制过电压,并且中间电平持续时间的最优值为电压波在电缆上传播时间的二倍㊂参考文献1DE LIMA A C S DOMMEL H W STEPHAN R M.Modeling adjustable-speed drives with long feeders J .IEEE Transactions on Industrial Electronics 2000 47 3 549-556.2万健如林志强禹华军.高频PWM脉冲波传输引起电机端子过电压的研究 J .中国电机工程学报2001 2111 43-47.WANG J R LIN Z Q YU H J.Research on motor terminal over-voltage caused by high-frequency PWM pulse J .Proceedings of the CSEE 2001 21 11 43-47.3李金泉王鹏吴琦等.重复脉冲过电压对变频电机绝缘局部放电起始电压及熄灭电压的影响研究 J .中国电机工程学报2019 39 15 4541-4550.LI J Q WANG P WU Q et al.The influence of overvoltage from repetitive impulsive voltages on PDIV and PDEV of inverter-fed motor insulation J .Proceedings of the CSEE 2019 3915 4541-4550.4马洪飞徐殿国陈希有等.PWM逆变器驱动异步电动机采用长线电缆时电压反射现象的研究 J .中国电机工程学报2001 21 11 110-114.MA H F XU D G CHEN X Y et al.Research of voltage reflection of PWM inverter-fed induction motor with long motor leads J .Proceedings of the CSEE 2001 21 11 110-114. 5高强徐殿国.PWM逆变器输出端共模与差模电压d v/d t滤波器设计 J .电工技术学报2007 22 1 79-84. 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on Power Electronics 2021 36 8 8988-9000.22 龚向阳蔡振华谢宇哲等.一种改进的模块化多电平换流器模型预测控制策略 J .燕山大学学报2019 43 5 423-432.GONG X Y CAI Z H XIE Y Z et al.An improved modular multilevel converter model predictive control strategy J .Journal of Yanshan University 2019 43 5 423-432.23 AKAGI H.Classification terminology and application of the modular multilevel cascade converter MMCC J .IEEE Transactions on Power Electronics 2011 26 11 3119-3130.24 PAN J KE Z SABBAGH M A et al.7-kV1-MVA SiC-based modular multilevel converter prototype for medium-voltage electric machine drives J .IEEE Transactions on Power Electronics 2020 35 10 10137-10149.25 ZHOU W DIAB M YUAN X.Impact of parasitic and load current on the attenuation of motor terminal overvoltage in SiC-based drives J .IEEE Transactions on Industry Applications 2022 58 2 2229-2241.26 ZHANG S JIANG S LU X et al.Resonance issues and damping techniques for grid-connected inverters with long transmission cable J .IEEE Transactions on Power Electronics 2014 291 110-120.下转第336页336㊀燕山大学学报2023 Research on speed optimization control of power transmission-lineconsidering battery SOCMA Liqun1LIU Zhe2GONG Zitao3FAN Xuejun3AHMAD Waseem4ZHANG Chunjiang41.Handan Xinhe Power Construction Co.Ltd.Handan Hebei056004 China2.State Grid Hebei Electric Power Co.Ltd.Shijiazhuang Hebei050021 China3.Handan Power Supply Branch of State Grid Hebei Electric Power Co.Ltd.Handan Hebei056004 China4.School of Electrical Engineering Yanshan University Qinhuangdao Hebei066004 ChinaAbstract Transmission-line blocking robot can effectively improve security.It is a practical problem to be solved that how to prolong the working time of the blocking robot powered by the battery according to the actual working conditions.In the paper it is studied how to reasonably control the operation speed of the blocking robot according to the battery SOC and the actual work needs so as to improve the endurance of the blocking robot.Firstly the relationship between the robot s DC motor speed and the output power is analyzed.Changing the motor speed can change the motor output power thus controlling the change degree of battery SOC.Consequently an optimal speed control strategy of transmission line blocking robot considering battery SOC is proposed and four speed adjustment coefficients are designed.According to the real-time value of SOC the output power of robot motor is dynamically adjusted to improve the utilization efficiency of battery power.The simulation results show that battery SOC nearly doubled by conservative speed regulation compared with full speed regulation which verifies the effectiveness of the proposed control strategy.According to the real-time value of SOC the output power of the device is dynamically adjusted to improve the utilization efficiency of battery power.Keywords transmission-line blocking robot rechargeable battery DC motor control SOC(上接第328页)Research on suppression scheme of overvoltage at motor terminal of cascaded H-bridge variable frequency speed regulation systemLUO Zhiwei1,ZHANG Min2,LI Xin2,SUN Xiaofeng2(1.Beijing Institute of Space Launch Technology,Beijing100076,China;2.School of Electrical Engineering,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei066004,China)Abstract:The cascaded H-bridge inverter used for medium and high voltage motor drive has the advantages of low output waveform harmonic content,small device voltage stress,and high efficiency.Like the traditional two-level inverter,when it drives the motor through a long cable,there is also the problem of overvoltage at the motor terminal.For this reason,the structure of the cascaded H-bridge inverter is improved in this paper,and an auxiliary bidirectional switch is placed in a subunit of each phase,so that it can generateʃV dc/2level,that is,a short fixed time intermediate level is inserted into each rising and falling edge of the total output voltage.The intermediate level can divide the rising/falling edge into two sections,and there is a delay between the two that is twice the propagation time of the voltage wave on the cable.Due to the existence of delay,the second section can just cancel the reflected wave of the first section,and the overvoltage caused by the reflection phenomenon at the motor terminal will be significantly suppressed.Finally,the effectiveness of the proposed scheme is verified by simulation and experiment. Keywords:motor;multilevel;inverter;transmission line;overvoltageCopyright©博看网. All Rights Reserved.。

高压变频器和电子电力变压器共模电压的思考

高压变频器和电子电力变压器共模电压的思考高压变频器和电力电子变压器是现代电力传输和电子设备中常用的两种电力转换装置，它们都具有高效、可靠、稳定的特点。

由于其工作原理的不同，高压变频器和电力电子变压器在电路结构、工作方式、输出特点等方面存在差异，这也导致了它们之间存在一定的共模电压问题。

一、高压变频器的特点和问题高压变频器是一种能够将电源电压通过变频控制实现调整输出频率的电力转换装置。

它通常由整流器、滤波器、逆变器等部分组成。

在工作过程中，高压变频器会将电源电压经过整流、滤波等处理后，通过逆变器产生所需要的频率输出。

高压变频器在输出端会有大量的高频噪音信号。

高压变频器的共模电压主要来自于两个方面。

由于高压变频器中包含的逆变器等元件内部的电力开关具有开关特性，因此在开关过程中会发生电流的突变，从而产生共模噪音电流。

高压变频器的输出端电缆会受到高频噪音信号的辐射和传导，从而在输出端产生共模噪音电压。

高压变频器产生的共模电压会对其他设备和电路产生干扰影响。

共模电压会导致其他设备和电路中的地线电位上升，从而引起设备之间的电位差，造成电气设备的故障或损坏。

共模电压还会在信号传输中产生差模和共模信号干扰，影响到信号的传输质量和稳定性。

高压变频器的共模电压问题需要得到有效的控制和解决。

二、电力电子变压器的特点和问题电力电子变压器是一种能够通过控制输电端和接收端之间的电气元件的开关特性，实现电能转换和调节的电力装置。

相比传统的电力变压器，电力电子变压器具有体积小、重量轻、响应快等优点。

在工作过程中，电力电子变压器会通过电力开关的控制，调整输入和输出端之间的电压和电流，实现电能的变换。

三、如何解决高压变频器和电力电子变压器的共模电压问题为了解决高压变频器和电力电子变压器的共模电压问题，可以采取以下几个方面的措施。

1、电磁屏蔽通过在高压变频器和电力电子变压器的外壳和输入输出端口等部位设置电磁屏蔽装置，可以阻挡共模电压的传导和辐射，减少共模电压对其他设备和电路的干扰。

级联型高压变频调速系统共模电压分析

级联型高压变频调速系统共模电压分析王志华,尹项根,程汉湘,陈　锐,张永伟(华中科技大学电气与电子工程学院,湖北省武汉市430074)摘要:了解高压变频系统共模电压及其特点,对整个变频系统的设计具有重要意义。

文中较详细地分析了级联型多电平高压变频系统共模电压的产生机理,对两种电压胞脉宽调制(PW M )方法引起的共模电压进行了比较,提出了采用电压胞异相调制和3次谐波注入法减小变频系统共模电压的策略。

仿真计算表明,该方法既能减小变频系统输出共模电压,又不致降低直流电压利用率。

关键词:级联型高压变频器;共模电压;电压胞异相调制;脉宽调制中图分类号:T M62116收稿日期:2002207215;修回日期:2002212203。

0　引言传统2电平脉宽调制(PW M )逆变器由于只有8种开关状态,三相电压瞬时值不为0,会产生高频的共模电压,容易通过定、转子以及转子和机座的静电耦合造成电机轴向电流而致使转轴过早失效;同时,轴向电流通过寄生电容和接地导体回流到主电路,也会造成某种相关的零序短路保护误动作和电磁干扰(E MI )等问题[1～3]。

多电平变换器与2电平变换器相比具有很多优点,因而受到很大的关注,在高压变频和其他高压大功率应用领域得到了很大发展。

多电平变换器主要包括二极管钳位多电平变换器(DC M L )、电容飞跨多电平变换器(FC M L )和级联型多电平变换器(C M L )。

但是,多电平变换器也会产生共模电压,特别是高压大功率应用场合,共模电压除了会产生上面所说的危害之外,还会引起中性点电压偏移,严重时危及设备的绝缘和寿命。

本文主要讨论和分析级联型高压变频调速系统共模电压产生的机理,对级联型变频器多种PW M 控制策略[4～6]进行了比较,提出了一种消除共模电压的PW M 方法,并通过仿真计算加以验证。

1　级联型高压变频器共模电压级联型高压变频器结构原理如图1所示,每相由多个电压胞(power 2cell )组成。

级联型高压变频器过电压故障分析及对策

功率。在本系统中，变频器输出线电压为６ｋＶ，因此功率单元的额定输出电压为６９０Ｖ。１５个功率单元分别接到
和单元板之间建立起通信状态确认机制的故障处理对策，即在通信报文中增加通信状态确认位。最后现场运行验证了所
提出的故障处理方法的有效性。关键词：级联型高压变频器；控制信号丢失；过电压；故障分析；通信状态确认中图分类号：ＴＭ３４３文献标识码：Ａ
Ｏｖｅｒ — ＶｏｌｔａｇｅＦａｕｌｔＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆＣａｓｃａｄｅｄＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＩｎｖｅｒｔｅｒ
ｔｈｅｒｅａｓｏｎｗａｓｆｏｕｎｄｏｕｔ．Ａｆａｕｌｔｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｗａｓｐｒｏｏｓｐｄｂｅｙｉｎｓｅｒｔｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｔｔｕｓｖｅｉｆｒｉｃａｔｉｏｎｂｉｔｉｎｔｏｔｈｅｃｏｉｎｎｌｕ — ｎｉｃａｔｉｏｎｍｅｓｓａｇｅｗｈｉｃｈｈｅｌｐｂｕｌｉｄｉｎｇｏｍｍｕｃｎｉｃａｔｉｏｎｃｏｒｄｉｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｉｎｏｎｃｔｏｌｒｂｏａｒｄｎｄａｔｈｅｎｉｕｔｃｏｎｔｏｌｒｂｏａｒｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆａｓｅｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｏｐｒｏｓｄｅｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｒｅｗａｓｖｅｒｉｉｆｄｅｎｄｕｅｒｉｆｅｌｄｅｘｐｅｎｍｅｎ￣

10kv变频器的级联式和mtc式的介绍

10kv变频器的级联式和mtc式的介绍10kv变频器是一种能将电能按照频率和电压进行调节的装置。

它可将低频电能转化为高频电能，从而实现对电动机的无级调速控制。

10kv变频器广泛应用于工业领域的电动机控制中，具有调速范围广、控制精度高、节能环保等特点。

级联式变频器（Cascade type VFD）是一种常见的10kv变频器控制方式。

它采用多级电压型逆变电路，通过级联连接的多个逆变电路，将输入电压逐级降低，最终形成所需的输出电压。

级联式变频器一般由整流器、直流电容器、逆变器等部件组成。

其中，整流器将交流电转换为直流电，直流电容器用于储存电能，逆变器将直流电转换为交流电，并根据控制信号的调节输出电压频率和电压。

级联式变频器具有以下特点：1. 调速范围广：级联式变频器可以实现对电动机的连续无级调速，调速范围通常为10:1至1000:1。

2. 控制精度高：级联式变频器采用PWM调制技术，可以实现对输出电压和频率的精确控制，控制精度可达到0.1%。

3. 可靠稳定：级联式变频器采用多级逆变电路，因此对输入电压的波动和谐波有较好的抑制能力，从而提高了系统的稳定性和可靠性。

4. 适用范围广：级联式变频器适用于各种功率的电机控制，可以满足不同行业的需求。

MTC式变频器（Matrix type Converter VFD）是另一种10kv变频器控制方式。

它采用矩阵型转换器，通过一系列开关器件和电容器的组合，直接将输入电源的交流电转换为所需频率和电压的交流电。

MTC式变频器具有以下特点：1. 结构简单：MTC式变频器由少量的开关器件和电容器组成，结构相对简单，易于维护和调试。

2. 输出电流质量高：MTC式变频器采用非脉冲宽度调制（SPWM）技术，输出电流具有较低的谐波含量，能够提供较高的质量电源给电动机，减少电机的振动和噪音。

3. 控制精度高：MTC式变频器可以实现对输出电压和频率的精确控制，控制精度可达到0.1%。

变频器共模电压

变频器共模电压变频器是目前广泛应用于工业自动化领域的一种电力电子设备，主要用于改变电机的转速和输出功率。

在变频器的使用过程中，往往会存在一些问题，其中之一就是共模电压。

下面将对共模电压的概念、产生原因、危害以及如何解决进行详细介绍。

一、共模电压的概念共模电压是指在变频器输出端两个对地电路处所测到的电压之差，即Ucm = | Ua-GND | - | Ub-GND |。

其中Ua和Ub分别为两个输出端口对地的电压，GND为地。

当变频器正常工作时，理想情况下，共模电压应当为零。

但实际上由于一些特殊原因，如线缆容抗等等，往往会造成一定程度的共模电压。

二、共模电压的产生原因1. 静电干扰当变频器输出端驱动高频负载时，界面产生静电干扰，静电场在高阻抗装置上将产生电压，从而导致共模电压。

2. 高频电磁干扰当变频器输出端产生高频信号时，会产生高频电磁干扰，从而引起共模电压。

3. 接地故障如果变频器的接地电阻较大，可能会引起接地故障，导致共模电压的产生。

4. 线缆容抗等因素由于线缆电阻、电容、电感等因素，可能会造成线缆的容抗不平衡，从而产生共模电压。

三、共模电压的危害1. 会影响电气设备的正常工作，引起噪声、谐振等问题。

2. 可能导致设备的故障，如问题严重时，甚至可能导致设备的损坏或者烧坏。

四、如何解决共模电压问题1. 通过合适的线缆和接地方式可以有效减少线缆的容抗差异，从而减少共模电压的发生。

2. 增大电缆的截面积，降低电缆电阻，进而减小共模电压的大小。

3. 使用电缆绞线技术，通过交错两端的导线绞合缩短线端长度，减少共模电压。

4. 在变频器输出端设置共模电压滤波器，消除电缆中产生的故障共模电压，提高系统的抗干扰能力。

综上所述，共模电压是影响变频器正常运行和电气设备稳定性的一个重要因素，需要注意。

通过识别和排除共模电压的产生原因，采取有效的方法和措施进行消除和降低，可以有效提高设备的稳定性和可靠性，确保设备的正常运行。

高压变频器和电子电力变压器共模电压的思考

高压变频器和电子电力变压器共模电压的思考高压变频器和电子电力变压器共模电压等是电力调节和传输中的重要参数。

通过思考高压变频器和电子电力变压器共模电压的问题，可以深入理解相关的电力调节和传输原理。

高压变频器是一种能将电压和频率进行调节的设备。

在电力系统中，高压变频器常用于对交流电进行调节，以便满足不同负载的要求。

在高压变频器的工作过程中，有时会产生一些共模电压。

共模电压是指直流电源中的两个极性之间的电压，其起源于电源的电流波动和非线性耦合。

共模电压的产生和传输是高压变频器性能的重要指标之一，也是一个需要特别关注的问题。

1. 共模电压的产生原因：共模电压的产生源于电源电流的波动和电器的非线性耦合。

在高压变频器中，电压和频率的调节是通过改变电源电流的形状和频率实现的，因此电源电流的波动会导致一定程度的共模电压。

在电子电力变压器中，电源电压的高频波动和传感器的非线性都会造成共模电压的产生。

2. 共模电压的传输方式：共模电压的传输方式主要通过电源和负载之间的耦合传递。

在高压变频器中，共模电压会通过电源线路传输到负载，对负载产生影响。

在电子电力变压器中，共模电压会通过传感器和电源电路的耦合传输到负载端。

3. 共模电压的影响：共模电压的存在会对电力调节和传输系统产生一定的干扰和损害。

共模电压的幅度越大，对电路的干扰和损害程度也越大。

共模电压的存在还会对系统的稳定性和可靠性产生影响，可能导致设备的故障和损坏。

4. 共模电压的抑制方法：为了减小共模电压对系统的影响，可以采取一系列的抑制措施。

可以通过优化电源电路的设计，增加滤波电容和磁性元件等来降低电源电流的波动，减小共模电压的产生。

还可以采用屏蔽和隔离技术，将共模电压隔离开，减少其对系统的干扰。

通过对高压变频器和电子电力变压器共模电压的思考，可以更好地理解电力调节和传输中的相关原理和问题。

也可以为解决和优化电力调节和传输系统提供一些启示和思路。

在实际应用中，需要根据具体的系统要求和技术特点，综合考虑各种因素，采取合适的措施来处理共模电压的问题，确保系统的稳定和可靠运行。

级联型高压变频装置技术报告(培训资料)

第一章前言高压电动机的应用极为广泛，它是工矿企业中的主要动力。

在冶金、钢铁、化工、水处理等各行业的大、中型厂矿中，用于拖动风机、泵类、压缩机及各种大型机械。

其消耗的能源占电机总能耗的70％以上，而且绝大部分都有调速的要求，因此，推广应用高压变频调速及起动装置的效益和潜力是非常巨大的。

目前，低压变频器已经比较成熟，由于其强大的功能而被广泛应用于多种电机拖动领域。

受管子耐压水平和高压开关管开关频率的限制，传统的两电平逆变电路不能够直接应用在中高压变频器中，通过简单的将开关管串、并联来承受高压的方法是人们最直接的想法，但是开关管的串并联均压、均流问题比较难以实现，因此，研究人员将目光转向开发其它拓扑结构，经过多年努力，出现了多种中高压变频器的拓扑结构，如二极管嵌位式、电容嵌位式、级联型、电压自平衡式等等，拓扑结构种类多且比较复杂是中高压变频器的第一个特点。

拓扑结构的多样化势必引起控制方法的多样化，于是在PWM技术的基础上产生了多电平消谐法、开关频率优化的PWM、多电平空间矢量法等等，这些方法在中高压变频器中都有着广泛的应用，可见，多种调制方法是中高压变频器的第二个特点。

拓扑结构和控制方法的多样化为电力电子理论和实践注入了新的活力。

另外，中高压变频器要想适用于各种拖动场合，即使是拖动风机、水泵这种调速要求不高的大电机，也需要功能齐全、操作安全方便的变频器，因此，完善的功能自然是中高压变频器的重要特点。

这些功能包括开放式的人机界面、外部端子控制功能、多种启停变频器方式选择、频率设定、点动频率设定、禁止频率设定、加减速时间设定、转矩提升、V/F控制、矢量控制和瞬时掉电保护、速度搜索功能等。

近年来，多电平变换器在高压和高功率场合的运用越来越广泛。

但是在逆变电路中，输出侧产生的高次谐波会给电动机带来发热加剧、噪声等一系列问题，另外，谐波还对电子设备产生严重干扰，影响周边设备的正常运行。

在众多拓扑结构中，H桥级联型多电平拓扑结构由于其多级易于实现和扩展，尤为受到大家的关注。

大功率变频器中的共模电压及其消除方法

图 E 带有源前端的三电平变频器的共模电压
" 电流型变频器的共模电压
本节研究 <J@ 产生的共模电压。图 I 和图 R 分别示出采用晶闸管和 ’K= 控制整流桥的两电平 <J@ 系统的共模电压。可见，’K= 控制整流桥产生的 !"% 较大，总的共模电压稍高一些。这两种结构均不包含 L!?L+ 较高的电压跳变，这是电流型拓扑的一个优点，因为被调制的是输出电流而不是电压6且输出端滤波电容也可使得线电压波形更接近正弦。
图 ! "#$ 驱动系统的共模电压
图 * 采用 +,- 整流桥的 "#$ 的共模电压
! 交流调速系统共模电压的对比
为了解决共模电压问题，许多交流调速系统采用了隔离变压器方案。在此，分别对采用隔离变压器和不采用隔离变压器的拓扑结构进行了比较，以分析其共模电压的差异。
（!）无隔离变压器系统图 % 对上述所有接地系统中拓扑结构的共模电压进行了对比。通过改变变频器输出到电机的电压和输出频率以体现不同工作点对共模电压的影响。如图 % 所示，采用二极管不控整流的两电平 )#$ 系统具有最高的共模电压峰值，且近似为恒值。受开关动作影响，+,- 整流比相控整流的两电平 "#$ 系统具有更高的共模电压。
中点电压 &$% 而设。实际系统中，如果 !: 由两组电容 IF
第 !" 卷第 # 期
电力电子技术
3(-45"6 7(4#
$%%# 年 &% 月
’()*+ ,-*./+(01.2
8./(9*+6 $%%#
并联后再串联连接，其中间连接点的电位与此等同。桥的等效开关频率为 &4HMFG。其 !"% 和 !)" 与前述两

10kv变频器的级联式和mtc式的介绍

10kv变频器的级联式和mtc式的介绍
摘要：
1.10kv 变频器的概述
2.级联式10kv 变频器的工作原理
3.mtc 式10kv 变频器的工作原理
4.级联式和mtc 式10kv 变频器的比较
5.结论
正文：
一、10kv 变频器的概述
10kv 变频器是一种能够调整交流电机转速的设备，通过改变电源频率来实现对电机转速的控制。

它在工业生产中应用广泛，可以提高生产效率、降低能耗、减少维护成本。

10kv 变频器主要有两种类型：级联式和mtc 式。

二、级联式10kv 变频器的工作原理
级联式10kv 变频器主要由两个部分组成：整流器和逆变器。

整流器将输入的交流电转换为直流电，逆变器将直流电转换为交流电，并通过调整输出电压的频率来控制电机的转速。

这种变频器具有结构简单、可靠性高的优点。

三、mtc 式10kv 变频器的工作原理
mtc 式10kv 变频器采用多电平技术，通过多个电力电子器件的组合，实现对电机转速的控制。

这种变频器具有输出电压平稳、谐波含量低的优点，可以提高电机的运行效率和稳定性。

四、级联式和mtc 式10kv 变频器的比较
级联式和mtc 式10kv 变频器各有优缺点。

级联式变频器结构简单，可
靠性高，但输出电压的谐波含量较高，对电机和电网有一定的影响。

mtc 式变频器输出电压平稳，谐波含量低，但结构复杂，制造成本高。

五、结论
10kv 变频器在工业生产中具有重要作用，级联式和mtc 式是两种常见的变频器类型。

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析一、引言电动机是发电厂的重要设备之一，而发电厂凝泵6kV高压电动机更是发电厂中不可或缺的重要设备。

为了提高电动机的运行效率和节约能源，在电动机调速系统中引入了变频调速技术。

本文将对发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统进行深入分析，探讨其工作原理、调速效果以及存在的问题和解决方案。

二、工作原理1. 变频器变频调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电动机的输入频率来实现调速。

在发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统中，变频器采用了先进的PWM变频技术，能够精确地控制电动机的转速。

变频器还具有过载保护、短路保护、欠压保护等功能，保证了电动机的安全稳定运行。

2. 控制系统变频调速系统的控制系统包括变频器控制面板、PLC控制器、触摸屏等，用于设定电动机的运行参数、监控电动机的运行状态以及进行故障诊断和处理。

通过控制系统，操作人员可以实时了解电动机的运行情况，及时调整参数，保证电动机的高效稳定运行。

3. 过渡装置为了确保电动机在启动和停止过程中的平稳运行，发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统还配备了过渡装置，通常采用软启动器或者液压耦合器等。

过渡装置能够减小电动机的启动冲击，降低设备磨损，延长设备的使用寿命。

三、调速效果发电厂凝泵6kV高压电动机采用变频调速系统后，可以获得良好的调速效果。

首先是能够实现精确调速，满足不同工况下的运行要求，提高了电动机的运行效率。

其次是可以减小电动机的启动冲击，降低了设备的损耗，延长了设备的使用寿命。

变频调速系统还能降低电动机的能耗，节约了能源。

四、存在的问题和解决方案1. 电磁干扰在实际应用中，发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统存在电磁干扰的问题，会影响设备的正常运行。

为了解决这一问题，可以采取屏蔽措施，提高系统的抗干扰能力，或者选择合适的电缆和电机，减小干扰。

2. 故障诊断当发生故障时，需要能够及时进行故障诊断和处理，以减小停机时间，提高设备的可靠性。

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析发电厂凝泵系统是电站厂房中的重要设备之一，它起到将发电厂的余热利用于供热的作用。

而凝泵系统中的高压电动机的变频调速系统是实现凝泵系统工作的关键组成部分。

凝泵系统中的高压电动机通常采用6kV的电压等级，这样可以满足较大的功率需求。

高压电动机的变频调速系统具有以下几个功能：1. 节能：采用变频调速系统可以实现电动机的无级调速，根据凝泵的工作需求调节电动机的转速，从而降低电能消耗，提高能源利用效率，达到节能的目的。

2. 稳定性：通过变频调速系统可以实现电动机的平稳启动和停车，减少电动机启停过程中的冲击和振动，提高设备的运行稳定性和可靠性。

3. 控制精度：变频调速系统具有较高的控制精度，可以根据凝泵系统的实时工况要求，及时调整电动机的转速和负载，使凝泵系统能够更好地适应不同的工作状态。

4. 保护功能：变频调速系统可以实现对电动机的各种保护，如过流、过压、过载等故障保护，及时发现并处理电动机故障，保护设备的安全运行。

5. 降低噪音：采用变频调速系统可以使电动机在低负载运行时降低转速，从而减少噪音的产生，提高工作环境的舒适度。

为了保证凝泵系统高压电动机的变频调速系统的可靠运行，需要进行系统分析和优化设计。

首先需要对凝泵系统的工作需求进行分析，确定电动机的运行参数，如额定功率、额定电流等。

然后选择合适的变频器和控制系统，确保其能够满足电动机的调速要求，并保证与电网系统的稳定运行。

还需要考虑变频调速系统与其他设备的接口问题，确保整个凝泵系统的协调运行。

在系统分析的过程中，还需要对变频调速系统进行性能测试和故障诊断，发现并排除系统中可能存在的问题，提高系统的可靠性和稳定性。

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统的分析对于优化凝泵系统的运行效率、降低能耗、提高设备可靠性具有重要意义，必须进行系统分析和优化设计，确保系统能够稳定、可靠地工作。

级联式多电平高压变频器多重化整流的分析与设计

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变压器延边三角形移相技术
整流型变压器的设计一般均采用 Yd 联结 , 其目的在于二次侧的三次 ( 及三的倍次 ) 谐波电压相互抵消 , 不会在二次绕组中形成电流, 也就不会耦合到一次侧, 以消除对电网的三次 ( 及三的倍次 ) 谐波干扰。三相变压器采用 Yd11 联结可以实现一次、二次线电压间的 30b相移, 二次线电压 U ab 比一次线电压 U A B 超前 30b, 而任意角度的相移则可以采用延
n= U
AB
1) 逆延联结方式。图 1 为其联结方式及相量图。移相绕组是在各组基本绕组的反向端延出的 , 设变压器一次二次绕组匝数分别为 N 1 和 N 2 , 则二次侧的基本绕组和移相绕组的匝数分别为 ( 1- k ) N 2 和 kN 2 , 其中 k 为绕组系数 ( 0< k < 1) , 则
( 4)
式中 , H为二次线电压超前于一次相电压的相位角; A为二次线电压超前于一次线电压的相位角。由于 0< k < 1, 由式 ( 5) 可知 : - P< A < 0。故 6 采用此种接法, 可以实现变压器的二次侧线电压滞后于一次线电压 30 b到 0b区间内任意一个角度。当 k = 0 时, 即为 Yd1 的联结 , 此时 A = - P/ 6, 当 k = 1
图 3 8 组采用延边三角形移相的 Yd 联结相量图
整数, 所以上述理论值在实际加工时可能会出现保证了移相角一致性就无法保证输出电压值一致性 , 或者保证了输出电压值一致性就无法保证移相角
则变压器的匝数比为 : n= UA B k cosH+ cos P - H 3 3 U ab ( 10)
时 , 即为 Yy 0 的联结 , 此时 A = 0。由图 1 的相量图中可以得到 P Uab = U a co sH+ U b2 co s - H e jH = 3 n U AB P jH cosH+ k cos 3 - H e 3 则变压器的匝数比为

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析一、引言电动机是发电厂凝泵设备中的核心部件之一，其性能直接关系到设备运行的稳定性和效率。

在过去，传统的高压电动机驱动系统采用稳态调速方式，效率低下，对设备的保护性能和运行寿命也存在一定的影响。

为了提高凝泵设备的生产效率和运行稳定性，需要对6kV高压电动机变频调速系统进行深入分析，找出其中存在的问题和改进空间。

二、6kV高压电动机变频调速系统原理1. 变频调速原理在发电厂凝泵设备中，采用变频调速系统可以实现对电动机转速的灵活控制，能够满足不同的工况需求。

变频调速系统由变频器、电机和传感器等组成，通过改变变频器的输出频率和电压来实现对电动机的调速，从而实现设备运行的灵活性和高效性。

2. 高压电动机工作原理6kV高压电动机是发电厂凝泵设备中常用的驱动设备，其工作原理是将电能转换为机械能，驱动凝泵设备进行工作。

高压电动机的性能直接关系到设备的工作效率和运行稳定性，因此对其变频调速系统进行分析是非常重要的。

1. 系统稳定性不足在实际运行中发现，部分6kV高压电动机变频调速系统的稳定性较差，出现频闪或频跳的情况，严重影响了设备的正常运行。

这可能是由于变频器设定参数不合理或者传感器故障等原因导致的，需要进一步的分析和调试。

2. 能效低下传统的高压电动机稳态调速方式存在能效低下的问题，对于要求高效率的发电厂凝泵设备来说是不利的。

采用变频调速系统可以有效地解决这一问题，但在实际应用中发现，部分系统的能效并未得到明显的改善，存在一定的改进空间。

3. 维护成本高6kV高压电动机变频调速系统由于技术复杂性高，对维护人员的要求也较高，维护成本较大，影响了设备的整体运行成本。

需要对系统进行优化，降低维护成本，提高设备的可靠性和长期稳定性。

四、改进策略1. 参数调优针对现有的变频调速系统，可以通过参数调优的方式来提高系统的稳定性。

通过合理设置变频器的输出频率和电压等参数，使系统在不同工况下都能保持稳定的运行状态，并避免频闪和频跳的情况发生。

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析

发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统分析本文对发电厂凝泵6kV高压电动机变频调速系统进行分析，主要包括系统的组成结构、控制原理、调速方式与控制算法等。

一、系统组成结构本系统主要由变频器、电动机、传感器、控制器、内存芯片等组成。

其中，变频器作为系统的核心部件，负责将输入电源的交流电转换为特定频率的恒定电压输出驱动电动机运转。

变频器由前级电缆补偿、中级电压换流、后级PWM调制等部件组成，其内部采用SPWM方式实现输出电压与波形的控制。

同时，变频器还具有过流、过压、欠压、过热保护等功能，在发生异常情况时能够自动停机保护。

电动机作为传动设备，在发电厂凝水泵站中承担着灌注冷却液、提供压力的作用。

可提供的功率约为1000kW，额定转速为1500rpm，同时具有高效节能和可靠性的特点。

传感器主要用于测量电机的电流、电压、转速、温度等参数，反馈给控制器进行实时监测，以保证系统稳定运行。

控制器则负责工作状态的监视和调控，其内部安装了内存芯片和控制算法，可以根据电机的实时参数进行判断和指令调节。

控制器采用PID控制算法进行调速，目标是使电机实际转速与给定转速相等，最小化转速偏差。

二、控制原理发电厂凝水泵站凝水泵的运转主要受控于变压器的电源供应。

当变压器输出的交流电压发生变化时，将影响电动机的转速。

为了保证电机的安全稳定运行，使用变频器对交流电进行变频调节和处理，使得输出电压波形与频率满足电动机的需求。

在变频器的控制下，电机接收到的控制信号主要就是电压、电流和频率等三个参数，通过对电量的协同作用，实现电机转速的调节控制。

变频器内部的SPWM控制算法，可以在保证输出电量质量的同时，最大限度地减少系统误差和损耗，提高系统的运行效率和可靠性。

控制器通过对电机实时数据的收集和处理，判断电机运转状态，并按照PID控制算法的指令，对变频器进行控制，提高电机的运转速度，并根据实际情况对控制参数进行调整，尽可能地使电机输出的电量和电压达到最优状态。