矿用高压级联变频器的特定谐波消去调制策略研究
矿用变频器在井下使用中的干扰问题及其解决对策
矿用变频器在井下使用中的干扰问题及其解决对策【摘要】近年来，矿用变频器的应用日趋普及，其对井下机电设备的谐波干扰和电磁辐射干扰也越来越严重。
本文介绍了矿用变频器谐波的产生，详细的介绍了矿用变频器在井下使用的干扰问题，最终提出相应的防治对策。
【关键词】煤矿机电；变频器；电磁干扰；防治对策引言随着我国煤炭生产自动化程度的不断提高，矿用变频器在煤矿井下采、掘、运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的调速应用中发挥了良好的调速性能和节能降耗的作用。
近几年变频器的应用更是突飞猛进，在大型的皮带运输和斜巷绞车的应用也已很普遍。
然而，变频器的大规模应用，使得井下电网污染问题日益突显，尤其在变频器集中应用的场合，如何解决变频器干扰问题几乎成了自动化系统能否正常工作的决定因素，同时对保证矿井供电和各种设备的正常运行都具有重要的意义。
1 变频器谐波的产生从结构上来看，变频器有间接变频器和直接变频器之分。
间接变频器将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流。
而直接变频器是将工频电流直接变换成可控频率的交流，没有中间的直流环节。
目前应用较多的是间接变频器。
间接变频器有三种不同的结构方式：（1）用可控整流器变压；（2）用可控整流器整流斩波器变压；（3）用可控整流器整流。
无论哪一种变频器，都大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件，无论采用哪种整流方式，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，经傅里叶级数分析可知，这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。
谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。
当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。
谐波频率是基波频率的整倍数，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。
高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用探索
高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用探索引言：随着矿山行业的发展，矿山机械设备的运转和调节方式也得到了迅速的提升。
其中，高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的应用成为了一种先进的技术手段。
本文将探索这种技术装置在矿山机械设备中的应用，介绍其工作原理、优势以及在不同类型机械设备中的应用案例。
一、高压变频调速技术装置的工作原理高压变频调速技术装置采用了变频器和高压电源等关键组件，能够实现对矿山机械设备的精确控制。
具体工作原理如下：1. 变频器控制：通过调节变频器的频率和电压大小，可以精确控制矿山机械设备的转速和运行状态。
变频器能够将输入的电源频率和电压转换为需要的频率和电压，从而实现对设备转速的精确调节。
2. 高压电源：高压变频调速技术装置中的高压电源负责提供稳定的电压和频率输出，保证设备可靠运行，并提供足够的功率支持。
通过以上两个关键组件的结合，高压变频调速技术装置能够实现对矿山机械设备的精确控制和调节，为矿山行业的生产提供了先进的技术手段。
二、高压变频调速技术装置在矿山机械设备中的优势高压变频调速技术装置具有以下几个优势，使其在矿山机械设备的应用得到了广泛推广：1. 节能降耗：高压变频调速技术装置可以根据实际需求精确调节设备的转速和功率，避免了传统非变频设备在低负载工况下能源浪费的问题。
通过降低设备的运行功率和消除运行过程中的冗余能量损耗，实现了有效节能。
2. 提高设备使用寿命：高压变频调速技术装置在设备的启动、停止和运行过程中均可以实现平稳转速的调节，避免了传统设备在启动和停止时的冲击和动态过程中的高速运转。
这有效减少了设备的机械磨损和损坏，延长了设备的使用寿命。
3. 提高生产效率：高压变频调速技术装置可以根据矿山生产的需要，实现设备转速的即时调节。
在不同的生产工况下，可以准确地控制设备的运行速度和输出功率，提高了生产效率。
4. 降低维护成本：高压变频调速技术装置的精确控制成为一种智能化管理的手段。
变频器在煤矿应用中的干扰问题及对策研究
变频器在煤矿应用中的干扰问题及对策研究摘要:随着变频技术的日益发展和成熟,变频器在煤矿生产中的应用越来越多,但其对电子线路的干扰问题也十分突出。
文章简要分析了变频器干扰来源和干扰途径,并提出了相应的对策措施。
关键词:变频器干扰来源途径对策1 前言由于变频器具有节能及生产率高、维护性好等优点,使得变频器开始大量应用在煤矿生产中,但同时由其产生的干扰而导致部分电子线路不能正常工作的现象也时有发生,所以有必要讨论干扰问题的产生及对策方法。
2 变频器干扰的来源2.1 来自外部电网的干扰电网中存在大量谐波,如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备,非线形负载及照明设备等。
这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变,从而对电网中其他设备产生危害的干扰。
变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理,就会通过电网电源电路干扰变频器。
2.2 变频器自身对外部的干扰变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对同一电网的其它电子电气设备产生谐波干扰。
另外变频器的逆变器大多采用PWM技术,变频器的输入和输出电流中,除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外,还有许多频率很高的谐波成分,将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对变频器本身和其他设备的干扰信号。
3 变频器干扰的途径3.1 电磁辐射变频器其输出的电压和电流的功率谱是离散的,并且带有与开关频率相应的高次谐波群,引起的辐射干扰问题相当突出。
在煤矿井下生产用的变频器处于全封闭的金属外壳内,它通过空间向外辐射电磁波能量小,其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。
3.2 传导变频器干扰除了通过与其相连的导线向外部发射,也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其他电路,与辐射干扰相比,其传播的路程可以很远。
3.3 感应耦合感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。
当干扰源的频率较低时,干扰的电磁波辐射能力相当有限,而该干扰源又不直接与其它导体连接,但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合,在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。
高压变频器的高次谐波问题与解决方案
高压变频器的高次谐波问题与解决方案随着经济起飞，工业设备越来越多，工业变频器也逐渐成为主导的调速方式，它使用时发出的高频信号吸引着众多工程师的注意。
但是，变频器的高次谐波的关系却让人相当困惑，近年来，高次谐波现象已经成为企业生产设备安装、运行及其它运行部分的一个重要话题。
本文即围绕高压变频器的高次谐波问题及其解决方案展开讨论。
首先，需要认识高次谐波的概念。
谐波是一种由正弦波发出的共振波，按频率高低可以分为低次谐波、中次谐波和高次谐波。
高次谐波是指频率较高，且频率比基波（即50HZ或60HZ）数倍的波。
比如，两个基波的倍数相乘，则结果就是一个高次谐波波形。
由于高次谐波的幅值很高，会造成设备运行故障、用电质量变差，以及电器电气设备烧损等。
高次谐波产生的原因主要有以下几个：一是变频器内部存在过载，利用符号表可以确定变频器是否安装过载。
二是变频器调速电容设置不当，当设置不当时，调速电容容量过大会降低调速器的切换变声器性能，也会产生谐波。
三是变频器外壳散热不利，变频器的外壳散热不当可能会降低变频器的功率，并产生高次谐波。
要解决高压变频器的高次谐波问题，应当采取以下措施：一是确保变频器环境利于散热，以防止变频器功率下降。
二是正确设置变频器调速电容，电容容量要与变频器负载保持一致，减少交变干扰，以防止变频器调速电容产生高次谐波。
三是调整变频器输入电压，确保变频器瞬态电压稳定。
四是安装高压变频器的电滤波器，有效减少高压变频器的极性电磁干扰。
高压变频器的高次谐波问题对企业的生产环境造成了不利影响，需要积极采取措施进行解决。
根据高次谐波产生的原因，采取严格的措施来保证散热环境，并调整调速电容以及输入电压等，都有助于解决高压变频器的高次谐波问题。
虽然安装电滤波器可以降低变频器的极性电磁干扰，但是，要想有效解决高压变频器的高次谐波问题，还需要深入研究各种谐波产生的原因，结合实际情况，积极采取正确的解决措施。
总而言之，高压变频器的高次谐波问题是一个必须重视和解决的问题，企业应当积极采取措施，确保变频器环境利于散热，调整调速电容、输入电压，安装电滤波器，有效降低高次谐波波形的幅值，保障变频器的正常运行。
矿用变频器的谐波干扰及防治对策
（ ）谐 波使 电 网中 的电容 器 产 生谐 振 。谐 振将 放 大 ３ 谐 波 电流 ，导致 电容器 等设 备被烧 毁 。 （ ）谐 波 引起 公 用 电 网局 部 的并 联 谐 振 和 串联 谐 ４ 振 ，从 而使 谐 波放 大 ，加 重危 害 ，甚 至 引起 严 重 的责 任
每 个 谐 波 都具 有 不 同 的频 率 、幅度 与相 角 。一 般 地 讲 ，
奇 次 谐 波 引 起 的危 害 比偶 次 谐 波 更 多 更 大 。 在 平 衡 的 三 相 系 统 中 ， 由 于 对 称 关 系 ，偶 次 谐 波 已 经 被 消 除 了 ，只 有奇 次谐 波存 在 。
组成。
应 用 阶段 。 在煤 矿 企 业 ．近 几 年 变 频 器 的 应 用 突 飞 猛 进 ，大型 的皮 带运输 和斜 巷 绞 车 的应 用 已很 普遍 。变 频 器 的大规模 应用 ，使 得 电 网污染 问题 日益突 显 ，尤其 在 变频器 集 中应用 的场 合 。如何 解决 干 扰 问题几 乎成 了 自 动 化系统 能否 正常 工作 的 决定 因素 ，同时对 保证 矿井 供
０ 引言
工 业 变 频 器 经 过 几 十 年 的 发 展 。 目前 已 处 于 普 及 和
断续 方式 向电 网索取 电流 。这种 脉动 电 流和 电网 的沿路 阻抗 共 同形 成脉 动 电压 降叠 加在 电网 的电压 上 。使 电压
发 生 畸 变 ，经 傅 里 叶 级 数 分 析 可 知 ， 这 种 非 同 期 正 弦 波 电 流 是 由 于 频 率 相 同 的基 波 和 频 率 大 于 基 波 频 率 的 谐 波
ＶＯＩ Ｎｏ． ． ２１． ４
关于矿用变频器的谐波抑制探讨
关于矿用变频器的谐波抑制探讨【摘要】矿用变频器是一把双刃剑，一方面给煤矿生产提供便利，增加了企业效益；另一方面也给企业带来一系列的谐波危害，如耗费电能、损害设备，造成继电保护误动作等。
为了有效抑制矿用变频器的谐波危害和促进其服务于矿山生产，本文从谐波定义和产生机理着手，探讨了谐波会给矿山生产带来哪些危害，针对这些危害，笔者进而提出了抑制矿用变频器谐波的常用方法。
【关键词】矿用变频器；谐波抑制；谐波危害；产生机理1 谐波的定义非线性负载是导致谐波产生的根本原因。
由于流经负载的电流与负载所加电压呈现非线性关系，形成的非正弦电流进而促使了谐波的产生。
实践证明，所有具有相同特征的波形者能被分解成正弦波分量（正弦波分量包含基波和谐波两种，且基波频率能够被谐波频率整除）。
根据不同谐波的频率与幅度的差别，我们可以将谐波分为偶次谐波与奇次谐波两种，如2次谐波、4次谐波属于偶次谐波，3次谐波、5次谐波属于奇次谐波，由于谐波频率是基波频率的整数倍，当基波频率为xHz时，那么3次谐波频率为3xHz，4次谐波则为4xHz。
根据经验，偶次谐波的危害要弱于奇次谐波，比如在平衡的三相体系中，偶次谐波一般由于对称关系所抵消掉，只剩下奇次谐波存在，可见奇次谐波所造成的危害更严重些。
对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n次谐波，例如5，7，11，13，17，19等，变频器主要产生5，7次谐波。
谐波定义示意图如图1所示。
1-3次谐波；2-基波；3-5次谐波2 谐波产生机理根据结构区分，可将变频器分为直接变频器与间接变频器两种。
直流变频器是将工频电流直接转换为可控频率的交流电流，不需要经过其他环节转换，而间接变频器需要逆变器转换的中间环节才能将工频电流转换为交流电流。
无论哪一种变频器，都大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件，不管采用哪种整流方式，变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上，使电压发生畸变，经傅里叶级数分析可知，这种非周期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。
煤矿电力系统谐波分析及治理
煤矿电力系统谐波分析及治理煤矿电力系统谐波是指在电力系统中存在的频率大于50Hz的周期性电压或电流波动，当这些谐波波动超过一定限度时，会对电力系统的正常运行产生严重影响，甚至引起设备损坏和事故发生。
对煤矿电力系统的谐波进行分析和治理具有重要意义。
煤矿电力系统中谐波的分析一般采用频谱分析方法。
这种方法将电压或电流信号分解成不同频率的正弦波分量，通过测量各分量的振幅和相位，可以得到系统中不同频率的谐波含量。
一般认为，系统中5次谐波和7次谐波是主要的谐波成分，对电力设备的损害影响较大。
煤矿电力系统谐波治理的方法主要包括源头治理和终端治理。
源头治理是指从电力系统的供电端或负荷端进行谐波的抑制，以减少谐波对系统的影响。
常用的源头治理方法包括改善电源质量、采用谐波滤波器和谐波发电等。
改善电源质量可以通过提高发电机和变压器的设计质量，减少谐波的产生。
谐波滤波器是一种能够选择性地消除特定频率的谐波的设备，通过将谐波滤波器连接到系统中，可以有效控制谐波的传播。
谐波发电则是利用谐波滤波器和发电机的结合，将谐波转化为电能并注入电网，实现谐波的消除。
终端治理是指对电力系统中的终端设备进行谐波抑制，以减少谐波对设备的损害。
常用的终端治理方法包括安装谐波滤波器和增加终端设备的谐波抵抗能力。
谐波滤波器的作用是消除终端设备中的谐波电流，有效控制谐波电压的传播。
增加终端设备的谐波抵抗能力可以通过改进设备的设计或更换谐波抵抗能力更强的设备来实现。
煤矿电力系统谐波的分析和治理对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
煤矿电力系统作为重要的供能系统，一旦发生谐波问题，不仅会对设备的正常运行产生严重损害，还会影响矿井的生产安全。
煤矿企业应加强对电力系统谐波的认识，采取相应的分析和治理措施，确保电力系统的可靠运行。
电力系统的设备制造商和设计人员也应加强对谐波问题的研究，提供相应的解决方案，为煤矿电力系统的谐波分析与治理提供技术支持。
矿用变频器的谐波治理及EMC设计_沈振强
用了哪种整流方式，变频器吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式从电网索取电流，脉动的电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网上，使输入电压发生畸变。
由傅里电网的容量得不到充分地利用。
电力谐波的治理变频器在给工业生产带来极大方便和高效率的同时，又对电网注入了大量的无用功和谐波，使电力技术与应用系统供电质量不断恶化。
电力谐波治理方案的总体思路：一是改造电力系统自动控制装置，使电力系统自动控制装置不产生谐波，且电力系统功率因数可控（唯一）；二是采用恰当的措施来抑制电力系统中的谐波；三是谐波补偿（安装谐波补偿装置）。
具体方法如下：多相脉冲整流。
多相脉冲整流适应要求谐波限制在比较小的情况下。
18相脉冲整流的THDV大约为3%～8%，12相脉冲整流的THDV大约为10%～15%，此数据完全满足国际标准。
安装无源LC滤波器。
无源滤波补偿是实际应用最多、效果较好、价格较低的解决方案，它包括串联滤波、并联滤波和低通滤波(串并混合)三种基本形式。
其中，并联滤波是一种综合装置，可滤除多次谐波，并提供系统的无功功率，是应用最广泛的电源净化滤波装置。
装设APF(有源电力滤波器)。
APF既可串联，也可并联于主电路之中，实时对谐波电流进行检测，由APF产生一个补偿电流（与该谐波电流方向相反、大小相等），从而使电力系统中只含基波电流。
APF能对幅值和频率都变化的谐波进行跟踪补偿，不受系统影响，不会产生谐波放大的危险，在国外已广泛应用。
滤波组件或模块。
当前有很多专门用于抗干扰的滤波组件或模块，这些滤波件或模块都具有较强的抗干扰能力。
采用电抗器。
由于变频器的输入侧功率因数取决于装置内的AC/DC变换系统，所以，可利用并联直流电抗器来矫正功率因数。
而在电源侧串联交流电抗器，使进线电流的THDV大约降低1/3～1/2，只为不加电抗器时谐波电流的一半。
新型变流器。
采用多重化技术减少谐波—大容量的变流器。
功率为几千瓦到几百千瓦，大容量的变流器可构成四象限交流调速变频器（主要采用PWM 逆变器），其输出电流、电压都是正弦波，且输入电流也是正弦波，可实现电能能量的双向传递与转换，功率因数是1。
煤矿变频技术设施的谐波干扰与抑制措施
・
４ ４・
江 西能 源
２０ （ ） ０ ７ ３
开发应 用
煤矿变频技术设施的谐波干扰与抑制措施
潮 兴 淮 ， 儒 林２ 黄
（． １ 淮北职业技 术学院机 电 系， 安徽 ２ 淮北矿 业集 团公 司朔里煤矿 ， ． 安徽
摘
淮北 ２ ５ ５ ； ３ ０４ 淮北 ２ ５ ５ ） ３０ ４
Ｈ ａ ｍ ｏ ｉ ｎｔ ｒ ｅ ｅ ａ ｄ Ｒｅ ｔ ａ ｎ ｓ Ｍ ｅ ｓ ｅ ｏ ｅ ｅ ｙ ｒ ｎ ｃ Ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｓ ｒ ｉ ｔ ａ ｕｒ ｆ Ｆｒ ｑｕ ｎｃ
Ｃｏ ｅ ｓｏ ｃｌ ｙ ｉ ａ ｉ ｎｖ ｒ ｉｎ Ｆａ ｉ ｔ ｎ Ｃｏ ｌＭ ｎｅ ｉ
在多数都使用了变频控制技术 ； 特别是井下的轨道绞 ＝ 主运输皮带机 、 ， 一 采煤机组等设备， 使用上变频控制
、
技术 以后 ， 波干 扰 问题 不 解 决 好 ， 谐 它就 会 严 重 影 响 和干扰 其它 系统 的正常 运行 。最典 型 的事 例 ， 如干扰
次谐波 ， 中的高次谐波将干扰输入供电线路。在逆 其 变输 出 回路 中 ， 出电流 信 号是 受 Ｐ 输 ＷＭ 载波 信号 调
外 ， 次谐波 电流还 通 过 电缆 向 空 间进 行 辐 射 ， 会 高 也
作者简介 ： 潮兴淮（９ ６一） 男， １５ ， 副教授 ， 淮北煤矿职工大学煤矿机电专业 ， 合肥工业大学机 电工程专业 。从事机电教学 、 研究工作 。
维普资讯
开 发应用 干扰着其 他邻 近 的电气 设施 。
护变频器 产生 的谐波 干扰 尤 为重 要 。
变频器在工作的过程中， 要进行大功率二极管整
流、 大功率 晶体管 逆 变 ， 果 是 在输 入 输 出 回路 中产 结 生 电流高次谐 波 ， 势必 干扰 供 电系统 、 负载 及 其邻 近
煤矿电力系统谐波分析及治理
煤矿电力系统谐波分析及治理随着煤矿企业的不断发展壮大，电力系统也逐渐成为煤矿企业生产中不可或缺的重要环节。
然而在电力系统中，谐波问题一直是煤矿企业面临的重要挑战之一。
谐波问题会对电力设备、生产设备和工作环境造成严重影响，因此煤矿企业急需对电力系统进行谐波分析和治理，以确保生产的正常运行和员工的安全。
一、谐波产生的原因1. 非线性负载：在煤矿企业的生产过程中，经常会有大量的非线性负载如变频器、整流器、电弧炉等，这些负载会引起谐波的产生。
非线性负载导致电流波形不再是正弦波，而是包含有大量谐波成分的波形。
2. 高压电力设备：煤矿企业通常采用高压电力设备来确保能源传输的远距离和大功率传输，在这种情况下，电力系统中谐波的产生更为严重。
3. 并联运行的设备：煤矿企业生产的设备通常是相互关联并联运行的，这样会导致电力系统中谐波的相互干扰。
二、谐波对煤矿电力系统的影响1. 对电力设备的影响：谐波会导致电力设备温升升高、绝缘老化、电机转矩波动等问题，严重时还会导致电力设备的故障，增加了维护成本和生产成本。
2. 对生产设备的影响：谐波会导致生产设备的转矩波动、振动增大，甚至损坏设备，影响了煤矿企业的生产效率和生产质量。
3. 对工作环境的影响：谐波会导致照明设备的闪烁、电磁辐射增加，给员工的工作环境带来不适和安全隐患。
对于煤矿企业的电力系统，谐波分析是非常重要的一步，只有通过深入的谐波分析，才能找出谐波产生的根本原因，采取合理的措施来解决谐波问题。
1. 谐波测试仪器的选择：在进行谐波分析之前，需要选用合适的谐波测试仪器对电力系统进行测试，检测谐波的频率、幅值、相位等参数。
2. 数据采集与分析：利用谐波测试仪器进行数据采集，对电力系统的谐波进行分析，找出谐波的产生原因和谐波的主要特性。
3. 谐波问题的诊断：通过对谐波数据的分析和对电力设备、生产设备的影响分析，可以对谐波问题进行准确定位，找出谐波问题的具体来源。
1. 选择合适的滤波设备：根据谐波测试分析的结果，选择合适的滤波设备来抑制电力系统中的谐波。
变频器在煤矿使用中的谐波干扰及抑制
杜 相 如
（ 山西工程职业技术学院 ， 山西 摘 太原 ０００ ） ３０ ９ 要： 通过谐 波概念结合变频 器内部结构 ， 分析 了谐波产 生机理、 主要干扰造成的危害 ， 并介绍 了煤矿 中使 用变
频 器 的谐 波 干扰 抑 制措 施 和 手 段 。
关键 词 ： 变频 器 ； 波 干扰 ； 制 方 法 谐 抑
电流和 电压都 会 产 生谐 波 。 于采 用正 弦 脉 宽调 制 对
技术 的 电 压 型 变 频 器 ，它 输 出的 电压 波 形 是 两 边
系统的壳体和导线等 ， 产生对系统 的干扰 。传导干 扰的耦合途径是直接相通的电路 ， 谐波干扰信号正
是 通过 此 通路 由干 扰源 耦合 到 其他 设备 。 这些 直 接 相 通 的 电路 可 以是 电源 线 、 号线 、 信 互联 线 、 地导 接
波 。 式 整流 电路 中 ， 桥 输人 的电 流波 形是 矩 形 波 ， 利 用傅 立 叶级 数 分解 成 基 波 和 各 次 谐 波 ，其 中 的 ５ 、
７ １、３ 、 １ １ 次谐波将干扰输入供 电系统 ， 不但干扰其 他设备 正常运行 ， 还要消耗大量 的无功功率 ， 造成 功率 因数降低 。 负载侧产生谐波 的原理 ： 变频器的输 出回路的
中 图 分 类 号 ：Ｎ ７ ； Ｄ ３ Ｔ ７３Ｔ ６４
文献 标 识 码 ： Ａ
变频器 以其节能、 可靠 、 高效 的特性 ， 广泛用于 各个领域 。 变频器在煤矿绞车提升系统和大功率皮
《矿用高压永磁同步电机变频控制系统研究》范文
《矿用高压永磁同步电机变频控制系统研究》篇一一、引言随着煤矿产业的快速发展，对矿用电机及其控制系统的要求也越来越高。
矿用高压永磁同步电机作为一种新型的电机技术，其具有高效率、高功率因数和低能耗等优点，因此在煤矿领域得到了广泛应用。
然而，如何对这种电机进行有效的控制，确保其稳定、高效地运行，成为了一个亟待解决的问题。
因此，本文对矿用高压永磁同步电机变频控制系统进行了深入研究。
二、矿用高压永磁同步电机概述矿用高压永磁同步电机是一种采用永磁体产生磁场，通过变频器控制电机转速的电机。
其优点在于高效率、高功率因数、低能耗以及良好的调速性能等。
然而，由于矿用环境复杂，电机在运行过程中会受到各种因素的影响，如电压波动、负载变化等，这都对电机的稳定运行提出了更高的要求。
三、变频控制系统研究针对矿用高压永磁同步电机的特点，本文提出了一种新型的变频控制系统。
该系统主要包括以下几个方面：1. 控制系统硬件设计控制系统硬件主要包括变频器、控制器和传感器等。
变频器是控制系统的核心，能够根据电机的运行状态调整输出电压和频率。
控制器则负责接收电机的运行状态信息，并据此发出控制指令。
传感器则负责实时监测电机的运行状态，如电流、电压、转速等。
2. 控制系统软件设计控制系统软件是整个系统的“大脑”，负责处理和控制系统的运行。
软件设计应考虑到电机的运行状态、负载变化、电压波动等因素，通过算法优化控制策略，确保电机稳定、高效地运行。
此外，软件还应具备故障诊断和保护功能，一旦发现异常情况，应立即采取措施保护电机和系统。
3. 控制策略研究针对矿用高压永磁同步电机的特点，本文提出了一种基于矢量控制的控制策略。
该策略能够根据电机的运行状态和负载变化，实时调整电机的输出转矩和转速，确保电机在各种工况下都能稳定、高效地运行。
同时，该策略还具有较好的动态性能和抗干扰能力，能够有效地抵抗矿用环境中各种因素的影响。
四、实验与分析为了验证本文提出的变频控制系统的有效性，我们进行了大量的实验。
浅谈变频器产生的谐波治理对策
浅谈变频器产生的谐波治理对策摘要：变频技术的应用，可以减少设备运行中的能源消耗，但是变频器在运行过程中会产生一定的谐波危害，甚至对电网造成电磁干扰，降低电网供电质量，甚至引起设备发热，缩短设备使用寿命。
因此，需要对变频器的使用价值进行辩证认识，采取合理措施抑制变频器谐波，保障供电质量，减少电网污染。
文章主要对变频器谐波的危害性进行分析，并结合实际情况，提出可行性的谐波治理对策，旨在进一步提升变频器使用效果，强化用电涩北安全，延长设备使用寿命，真正实现节能降耗的生产目标。
关键词：变频器谐波治理对策变频器的优化应用，可以实现接入设备的调速运行，减少设备运行中的能耗，而且操作简单、方便维护，在现代化电网设备运行中得到广泛应用。
但是在变频器运行中会产生不同频率的谐波，对供电电网造成一定的电磁干扰，影响供电质量，甚至对供电系统造成污染，严重情况下会烧毁变压器，加大设备震动力度，不利于整体电网系统的稳定运行。
因此，需要结合实际情况，采取合理措施对变频器谐波进行有效性抑制，其中包含安装滤波器、交流电抗器、平波电抗器等抗源设备，以便对谐波进行有效性过滤，减少对电网的危害性，实现节能运行。
一、变频器谐波产生原理谐波会对电网的安全运行造成一定的干扰。
变频器逆变开关具有特殊性，可以把供电电源形成非线性负载，当正弦电压作用于非线性负载时，两者形成非线性关系，引起基波电流畸变现象，形成非正弦电流，从而形成的谐波。
基波与谐波叠加后，会对交流电的频率、振幅造成影响，进而对整个电网、用电设备造成干扰。
变频器中包含重要的晶闸管元件，在运行过程中可以通过脉动方式吸取电网中的能量，致使脉动电流、电网形成阻抗，从而形成脉动电压，当该类电压叠加到电网电压时，会引起畸变现象，致使谐波出现。
由此可见，非线性负载是引起变频器谐波的关键因素，一旦电流流经非线性负载，会与电压形成非线性关系，并产生非针线电流，形成谐波【1】。
谐波的频率、幅度、相角等存在很大差异性，包含偶次性与奇次性两种。
张庄矿高压大功率变频电机的高次谐波治理
张庄矿高压大功率变频电机的高次谐波治理近年来，随着工业化进程的不断加快，高压大功率变频电机在工业生产中的应用越来越广泛。
然而，随之而来的高次谐波问题也引起了人们的关注。
本文将就张庄矿高压大功率变频电机的高次谐波治理进行探讨，旨在寻找有效的解决方案，提高电机运行效率，确保生产安全稳定。
一、高次谐波的概念及影响高次谐波是指频率高于电源基波频率的谐波信号。
在高压大功率变频电机中，高次谐波的产生主要源于变频器的非线性负载特性。
这些高次谐波会对电机和其他电气设备造成一系列的问题，如电流畸变、功率因数下降、设备寿命缩短等。
二、高次谐波治理方法针对张庄矿高压大功率变频电机的高次谐波问题，可以采取以下治理方法：1. 安装滤波器滤波器是目前治理高次谐波最常用的方法之一。
通过选择适当的滤波器类型和滤波器参数，可以有效地抑制高次谐波的产生和传播。
滤波器的安装位置应根据具体情况进行选择，一般可以在电机侧或变频器侧安装。
2. 提高电源质量电源质量的好坏直接影响着高压大功率变频电机的谐波问题。
采取一系列措施改善电源质量，如增加电源容量、降低电源电阻、改善接地条件等，可以有效降低高次谐波水平。
3. 优化电机设计在电机设计过程中，可以考虑采用一些特殊的电机绕组结构和材料，以减小高次谐波的产生。
合理选择变频器的工作频率和控制方式，也有助于减少高次谐波。
4. 进行运行监测与维护定期进行电机运行监测，维护好电机设备，及时发现和解决谐波问题，对预防高次谐波造成的电气设备事故具有重要意义。
此外，加强对操作人员的培训，提高他们的谐波治理意识，也是非常重要的一环。
三、结论通过对张庄矿高压大功率变频电机的高次谐波治理进行研究，我们可以得出以下结论：1. 高次谐波是影响电机运行效率和设备寿命的重要因素，需要引起足够的重视。
2. 安装滤波器是一种有效降低高次谐波的方法，但需要根据具体情况选择合适的滤波器类型和参数。
3. 优化电机设计和提高电源质量也可以有效减小高次谐波的水平。
矿用高压级联变频器的特定谐波消去调制策略研究
矿用高压级联变频器的特定谐波消去调制策略研究将粒子群优化技术应用于计算矿用高压级联型变频器的开关角度，能够在较小的运算量的基础上保证所获得的特定谐波消去脉宽调制策略的开关角度全局最优化，实现特定次谐波的消去。
以五电平级联H桥作为算例，通过仿真验证了粒子群算法的正确性和有效性。
标签：高压变频器；特定谐波消去；调制策略；粒子群多电平变频器具有输出谐波含量低、电磁干扰小、电压等级高、输出功率大等优势，因此广泛应用于矿井大功率传动领域。
在众多多电平变频器拓扑中，级联型多电平变频器具有模块化的结构、容易实现冗余控制、功率等级扩展容易等诸多优势，因而具有很好的实用性，因而受到电力传动领域的关注。
在高压大功率的场合，往往需要限制开关器件的开关频率，而此时用传统的一阶惯性环节来描述PWM控制的特性已经不准确，而根据双重傅里叶分析可知，在开关频率较低时，这两种调制策略会引入大量的低频谐波，从而引起电机转矩的低频脉动，增加噪音，减少电机寿命。
针对此问题，本文研究了矿用高压级联变频器的特定谐波消去调制策略（SHEPWM），针对SHEPWM开关角计算复杂的问题提出了一种基于粒子群开关角优化计算的方法，此种方法相对于其他方法的最大优点在于容易实现全局最优化，并可通过合理的参数设计减小计算时间。
1 多电平SHEPWM技术多电平SHEPWM技术的研究主要集中在开关角的计算方法与对称性的改进。
文献[1]采用传统的牛顿迭代法来求取非线性超越方程的解，但是此种方法的精确度与计算时间受到初始值的影响；文献[2]将三角函数方程转换为多项式方程，并利用重复理论求解多项式方程的解，但是随着电平数与开关角的增加，多项式的最高项次数大大增加，此种方法不再有效；文献[3]使用Wlash变换将非线性超越方程组转换成线性方程，但是此种方法的运算量仍然较大；文献[4]使用遗传优化算法，将开关角的求解问题转化为一个优化问题，但是遗传算法所需调节的参数较多。
矿用高压变频器开关调制优化策略
矿用高压变频器开关调制优化策略李兆平;张红娟;靳宝全;高妍;黄飞;王雨星【摘要】针对矿用高压变频器采用载波调制PWM控制法时存在开关损耗大、电能质量畸变的问题,在载波同相层叠PWM控制法的基础上,对正弦调制波进行优化.通过对正弦调制波叠加3次谐波和直流分量,得到正半周为马鞍形调制波、负半周为梯形调制波的优化调制波.仿真结果表明,优化调制波的应用提高了变频器直流电压利用率,减小了开关损耗,降低了输出线电压总谐波畸变率.【期刊名称】《工矿自动化》【年(卷),期】2018(044)011【总页数】5页(P91-95)【关键词】矿用高压变频器;开关调制;开关损耗;载波调制PWM控制;载波同相层叠PWM控制【作者】李兆平;张红娟;靳宝全;高妍;黄飞;王雨星【作者单位】太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024;太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024;太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原030024;山西汾西重工有限责任公司,山西太原030027;山西汾西重工有限责任公司,山西太原030027【正文语种】中文【中图分类】TD6110 引言煤矿井下电动机受限于应用环境的特殊性，存在严重的能源浪费、运行效率低等问题。
随着电力电子技术的发展及国家节能降耗的需要，大量矿用变频器被广泛应用于对电动机进行变频调速[1-2]。
由于煤矿井下电动机之间距离较远，一般采用1 140，3 300 V甚至更高电压等级矿用变频器来降低电路损耗[3]。
二极管箝位式(Nautral-Point-Clamped，NPC)三电平逆变电路在矿用高压变频器中应用广泛[4-7]。
目前三电平逆变电路PWM控制法分为载波调制PWM控制法、消除特定谐波PWM控制法和空间电压矢量PWM控制法[8]，其中载波调制PWM控制法因电路实现简单、控制效果良好，成为研究热点[9-10]。
对高压变频器工作产生高次谐波的治理分析
对高压变频器工作产生高次谐波的治理分析在电力系统运行过程中，高压变频器是重要的供应设备之一现。
科学进行高压变频器谐波调控可减少电力传输体系的运维次数，提升区域电力供应的安全性。
由此，关于高压变频器谐波问题的有效处理，是电力系统自我更新的理论参考依据。
标签：高压变频器;高次谐波;治理引言随着高压变频器的推广应用，工业场所内使用高压变频器的设备越来越多，相应也产生了一些新的问题，其中高压变频器对电网的干扰严重影响了供电质量和设备的安全运行。
与一般无线电电磁干扰一样，变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合3种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。
1高压变频器作业产生高次谐波的危害与影响1.1危害随着工业生产技术不断提高，当今变频器在风机机组中的应用愈加广泛，除了有效提高了企业的生产效率，同时也增加了高次谐波影响。
高次谐波电流会在电力系统单重产生压降，导致电压变形变成非正弦谐波电压，这种情况不仅会导致风机机组及其相关设备磁滞以及涡流损耗增加，同时也会让绝缘材料承受较高的电压荷载。
由于风机机组中的铜材料非常多，而高次谐波会导致机组、变压器铜耗增加，所以在高次谐波影响下会导致电压升高，电力系统局部过热、机组运行增加电流等问题，加速输电线路绝缘体老化效率，减少了变压器的使用寿命。
同时，高压变频器在应用中产生了高次谐波，对电机电路系统也会造成影响，严重影响设备使用效率和性能，甚至对整个电力系统造成了影响。
如今，高压变频器产生的高次谐波对风机机组、电力系统的影响愈加明显，所以加强高次谐波治理不容忽视。
1.2影响生产企业中风机机组为了能够实现自动化控制，配备了IGBT高压大功率变频器。
在实际使用中，导致了新区变电所各级电力系统受到十分严重的高次谐波影响，严重影响电力系统安全运行。
并且自从高压变频器投入使用以来，出现了多次的电气故障问题。
通过对整个风机机组以及高压变频器运行参数来看，其主要的影响表现在以下几点：①通过分析是电缆电容作用导致谐波电流传递中产生并联放大情况。
高压变频器的谐波分析研究
高压变频器的谐波分析研究摘要：当电动机容量较大时，大功率变频器的输入谐波对电网的影响以及输出谐波对电动机的影响成为了交流变频系统中突出的问题。
为了减小大功率变频器的谐波，普遍采用多脉动整流、变压器耦合输出、多电平和单元级联技术，形成了以多脉动整流拓扑或多电平拓扑为输入级、以变压器耦合输出或多电平输出拓扑为输出级的大功率变频器主电路，以及多重化结构的大功率变频器主电路。
本文对目前几种有代表性的高压变频器主电路拓扑及输入输出谐波进行了分析，并与IEEE-519标准进行比较，研究了变频器的谐波特性。
1 引言由于大功率风机、水泵的变频调速方案可以收到显著的节能效果,具有重大的经济效益,因此,高压大功率变频调速技术的研究已发展成为各国节能事业的主导方向之一。
电力电子变流电路仍然是变频技术的核心,由于电力电子器件都工作于开关状态,由这些电路构成的装置已成为电力系统中的主要谐波源,变频器输出的谐波电流会引起谐振和谐波电流放大,危害旋转电机和变压器,影响继电保护和电力测量准确性。
近年来,围绕抑制谐波电流,研究人员在电路结构和控制技术等方面提出了不同的整流和逆变方案,形成了多样化的大功率变频技术。
请登陆:输配电设备网浏览更多信息本文系统地归纳了高压大功率变频器的结构，研究了各类变频器的谐波抑制原理，深入分析了高压大功率变频器的输入、输出谐波，并以IEEE-519规定为标准，进行了比较研究，为变频器的选择提供了参考。
2 谐波抑制标准（IEEE-519）简介为了限制变流装置及非线性负载对电力系统的谐波干扰，世界各国及相关组织都制定了有关标准，以保证电网的供电质量。
其中最具权威性的是美国电气和电子工程协会（IEEE）制定并作为美国国家标准（ANSI）的IEEE-519。
该标准详细分析了波形畸变的原因及其影响；确定了判别畸变程度的参量；制定了对电力系统中波形畸变的限制；介绍了波形畸变的分析方法和控制措施等，对从事大功率变频调速系统开发和应用的工程技术人员具有指导性的作用。
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相系统只需 消去非三倍频奇数次谐波 ，因此可 以消去的最 高次谐 波为 ６ ｋ １ ，如 ｋ ＝ ３ ，则上式 中 的 ｎ 取 ５ ， ７ ， １ １ ， １ ３ ， １ ７ ，即六 个开关 角可 以消去 五个指定 的谐 波 ，消 除的最高次谐 波为 １ ７ 次 。对于 四分之 一周期对 称的情况来说 ，其解要满足 （ ２ ）式 。
泰工案 技术
２ ０ 究
高宴 兴 （ 山西黄 土坡鑫 运煤业有限公司 ， 山西 长治 ０ ４ ６ ５ ０ ０）
摘 要 ：将粒 子群优化技术应 用于计 算矿用 高压级联型 变频器的开关 角度 ，能够在较 小的运 算量的基础上保证所获得 的特 定谐 波消去脉宽调制
法的最大优 点在 于容易实现全 局最优化 ，并可通过 合理的参数设 计减 小计算时间 。
Ｘ
＝
。
ｃ ｌ （ ｐ 一 ） ＋ｃ ： 叩 （ ｐ 一 ） ｋ＋
（ ３ ） （ ４ ）
其中： ， ｅ Ｕ ［ ０ ， １ １ ，ｃ ， 和 Ｃ 为 正数 的加速度 常量 ，前 者用 来度量 粒子 的认 知成份 ，后者度 量粒子 的社会成 份 ， （ ７ ０ 为惯性 系数。 Ｐ 表 示个体最优位置 ，ｐ ： 表 示全局最优位 置。 取ｋ ＝ ３ ，即每 四分 之 一周 期有 ６ 个 开 关角 ，对 应 的开 关频 率为 １ ５ ０ Ｈ ｚ ，满足 中压 大功率 场合的应 用要求 ，可 以消去指定 的谐波 为 ： ５ 次、７ 次、１ １ 次 、１ ３ 次、１ ７ 次。那 么非线 性 超越 方程 组 （ １ ）的求 解 问题 可 以转化 为有约 束 的函数最 小值 问题 ，首 先将六 个方 程写成 函数 的形式 ，然 后转化 为一个有约 束 的优 化 问题 ，如式 （ ５ ）。其 中
策略 的开 关角度 全局 最优 化， 实现特定次谐 波的消去 。以五 电平级联 Ｈ 桥作为算例，通过仿真验证 了粒子群算法的正确性和有效性。 关键词 ：高压 变频 器；特 定谐 波消去；调制策略；粒子群
多 电平 变频器具有输 出谐波含量低 、电磁干扰小 、电压等 级高、 输出功率大 等优势 ，因此广泛 应用于矿井大 功率 传动领域 。在众 多多 电平变频器拓 扑中 ，级联型多 电平变频器具有模块 化的结构 、容 易实 现冗余控制 、 功率等级扩 展容易等诸多优势 ，因而具有很好 的实用性 ， 因而受到 电力传动领域的关注 。 在高压大 功率的场合 ，往往 需要限制开关器件 的开关频率 ，而此
（ ％， ２ ， ， ， ， ６ ） ，表示为超六维空 间上的点 ，即 Ｐ Ｓ Ｏ算 法中
的粒 子。
Ｉ Ｉ ｌ ｉ 嘶 ２ ） ＝ 恤 ４ ＋ １ ｇ 幢 ｌ ＋ Ｉ 窖 ３ （ ａ ＋ Ｉ （ 口 ） Ｉ 十 （ 口 ） ｌ ＋ 幢
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（ ５ ）
３ 仿真算例
以如五 电平级联 Ｈ桥变频器为算例 ，按 照粒子群优化算法计 算开 关角 ，图 ２（ ａ ）给 出了粒 子群 其中一维坐标的运动轨迹 ，可 以看 出经 过设计的训练过程能较好 的收敛 。图 ２ （ ｂ ）给 出了全局最优粒子 的适 应度变化轨迹 ， 可 以看出适应度 随着迭 代次数增加而断续减小 ，最终 维持在一个接近于 ０ 的值。
＝
１ 多 电平 Ｓ Ｈ Ｅ Ｐ ＷＭ 技术
多 电平 Ｓ ＨＥ Ｐ ＷＭ 技 术的研究 主要集 中在开关 角的计 算方法与对 称性的改进 。文 献 采用 传统 的牛顿迭代法来求取 非线性超越方 程的 解 ，但是此种方法 的精 确度与计算 时间受到初始值 的影 响 ； 文 献 将 三角函数方程转 换为多项式方程 ，并利用重复理论 求解多项式方程 的 解， 但是随着 电平数与开关 角的增 加 ， 多项式的最高项次数大大增加 ， 此种方法不再 有效 ；文献 使用 Ｗｌ ａ ｓ ｈ变换将非线性超 越方程组转换 成线 性方程 ，但是此种 方法的运算量仍 然较大 ；文献 使用遗传优化 算法 ，将开关角 的求解 问题转化 为一个优化 问题 ，但是遗传算法所 需 调节的参数较多 。 大部分 文献往 往是将 Ｓ Ｈ Ｅ Ｐ ＷＭ 作 为一种基频 调制策 略 ，即每个 电平状态在 一个周期内只 出现 一次 ，对于 电平数 较多的多 电平场 合阶 梯波输出波形 能够满足谐波 限制 的要求 ，但对于 电平数较少 的场合 ， 比如三 电平 、五 电平等 ，如果仍 保持开关频率 为基频 ，往往不 能满足 谐波 限制 的要求 。为了解决 上述 问题 ，本文采 用多 电平 Ｓ Ｈ Ｅ Ｐ ＷＭ策 略的改进 算法 ｌ 。假设 单个周 期 内每 个 电平 出现的次数 为 ｋ ，以五 电 平为例那么四分之一周期 内的输 出波形 如图 １ 所示 。
２ 基 于粒子群优化算法 的开关角计算
Ｐ Ｓ Ｏ的基本原 理为 一个 由ｍ个粒子 （ Ｐ ａ ｒ ｉ ｔ ｃ ｌ ｅ ） 组成 的群体 （ ｓ ） 在 Ｄ维搜索空 间中以一定的速度飞行 ， 每个粒子在搜索 时 ， 考虑 到了 自己搜索到 的历 史最好 点和群体 内 （ 或 邻域 内）其他粒子的历史最好
点 ，在此基础上进行位置 （ 状态 ，也就 是解）的变化 。 （ ３ ）式与 （ ４ ） 式分别给出了标准粒子群算法中粒子速度和位置的更新公式 。
＝
ｋ ＋
时用传统 的一阶惯性 环节来描 述 Ｐ ＷＭ 控制 的特性 已经不 准确 ，而根 据双重傅里 叶分 析可知 ，在开 关频率较低时 ，这两 种调制策略会 引入 大量的低频谐 波 ，从而引起 电机转矩 的低频脉动 ，增加噪音 ，减 少电 机寿命 。针对此 问题 ，本文研究 了矿 用高压级联变频 器的特定谐波消 去调制策 略 （ ｓ ｒ ｍｒ ￣ Ｍ） ，针对 Ｓ Ｈ Ｅ Ｐ ＷＭ 开关 角计算复 杂的 问题提 出了一种基于粒 子群开关角优化 计算的方法 ，此种 方法 相对于其他方