浅析矿用变频器的现状与发展趋势

变频技术在节能与自动化方面的优势作用和优异的调速性能,使得矿用变频器在国内煤炭行业中得到越来越多的应用。本文首先介绍了国内矿用变频器的技术路线,然后分别介绍了矿用低压变频器和矿用高压变频器的技术现状,最后分析了未来矿用变频器的技术发展趋势。

矿用变频器辐射电磁干扰特性分析

为了研究矿用变频器运行状态下电磁辐射分布特性,基于以电压源型两电平变频器为核心的调速系统,在分析调速系统工作机理与干扰源的基础上,采用矩量法和天线理论相结合的方式,在电磁场仿真软件FEKO中搭建了变频器天线模型。通过模型仿真结果,分析了调速系统稳态下的干扰特性。研究结果表明:变频器外壳起到了很好的屏蔽作用,内部电磁干扰主要集中在逆变器与散热片之间;机壳背部散热片处场强较大,且0.5 m外场强均符合限值;远场辐射波瓣的方向与频率有关。通过实验平台验证了理论和模型的合理性。该研究对矿用变频调速系统的电磁干扰抑制具有参考价值。

一种矿用变频器滤波装置

矿用变频器与电动机通过长线电缆连接,脉宽调制(PWM)脉冲在传输过程中存在电压反射现象,从而引起电动机端产生尖峰电压,严重影响变频驱动系统的运行可靠性。目前,矿用隔爆变频器一般采用串联输出电抗器的方式来抑制尖峰电压,但抑制效果有限;而采用RC滤波装置和LRC滤波装置抑制尖峰电压的方法主要针对380,660 V变频器,不能满足煤矿井下1140 V变频器对尖峰电压的抑制要求。针对长线电缆远距离传输引起的尖峰现象,分析了实际应用中电动机负载、PWM上升时间及电缆长度对尖峰电压的影响:长线电缆终端反射系数对电动机负载的变化不敏感,在滤波参数的设计过程中可忽略电动机负载的影响;PWM上升时间越长,电缆长度越短,则电动机端尖峰电压越小。根据上述分析,结合电缆长度和装置功率损耗,提出了一种适用于煤矿井下1140 V变频器的LRC滤波装置设计方案,在PWM脉冲信号传入长线电缆之前,利用该LRC滤波装置延长PWM上升时间,达到抑制尖峰电压和高du/dt的目的。仿真和试验结果验证了该滤波装置的有效性。