PDF《传动装置中进线电抗器的作用和选型》

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8 传动装置中进线电抗器的作用和选型

一、 谐波的危害 在电机传动系统中,无论是交流传动还是直流传动,都需要利用 整流器进行 AC-DC 变换,这就不可避免会产生谐波污染.

高次谐波不 仅危害电网的稳定性和电力系统的运行效率, 也危害到电动机的正常 运行. 谐波对电机的主要影响是引起附加铁损和铜损,使设备温升过 高,降低绝缘强度;

增加电机的电流,降低电机的效率,还会增加电 机的无功功率, 使电机的功率因数显著下降;

其次是产生振动和噪声, 长时间的振动会使金属疲劳和机械损坏;

还会引起谐波过电压;

限制谐波电流的首选方法就是在交流侧加装交流进线电抗器. 目前,在工业/工厂自动控制系统中,在变频器、调速器和电网电源之 间安装输入电抗器,用于抑制变频器、调速器等产生的浪涌电压和电 流,无功功率补偿和谐波治理.

二、 输入电抗器的工作原理和作用 电抗器的工作原理是交流电流经电感线圈时, 线圈会产生自感电 动势,此电动势会随着电流波形的变化而变化,并总是要阻止原电动 势的增大或减小,输入电流增长时,自感电动势会阻止电流增大,输 入电流减小时,自感电动势会阻止电流减小,从而达到减小波形起伏 的作用. 输入电抗器, 又叫进线电抗器. 主要应用在工业自动控制系统中, 主要作用是限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击;

对谐波

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8 起滤波作用,衰减系统中的高次谐波和畸变谐波;

平滑电源中包含的 尖峰脉冲,平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷.

三、 利用 MATLAB 仿真工具研究交流进线电抗器的作用 在交-直-交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合,大都采 用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源,供后级的逆变器、斩 波器等使用.目前最常用的单相桥式和三相桥式两种接法.这里针对 我们公司系统特点以三相桥式不可控整流电路为分析对象. 三相桥式 不可控整流电路原理图如图

1 所示. 图1. 三相桥式不可控整流电路原理图 图1中, L 为交流侧进线电抗器,C 为滤波电容,R 为负载,D1-D6 为整流二极管,故也称这类电路为二极管整流电路. 1.建立三相桥式不可控整流电路仿真模型 利用 SimPowerSystems 建立三相桥式不可控整流电路的仿真模 型,如图

2 所示.

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8 图2. 三相桥式不可控整流电路的仿真模型 图2中,除了电路原理图中基本的电路元件外,增加了一个 THD 模块,该模块全称是 Total Harmonic Distortion,总谐波失真,用 于计算电流总谐波畸变率.表征被输入波形的失真程度,THD 数值越 大, 输入波形的失真越严重, 高次谐波越丰富. 数值越小, 失真越小, 高次谐波占的分量越小.公式为: 式中,Q1 表示电压或者电流的基波成分,Qh 表示电压或电流的整数 倍谐波成分. 2.通过仿真实验分析交流进线电抗器的作用 仿真模型如图

3 所示.仿真模型的参数设置为三相电源线电压 380V,50Hz,内阻 0.001Ω.滤波电容 C=2200uf,负载电阻 R=10Ω.

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8 通过仿真得到的波形和如图 3-图8所示. 图3. 没有交流侧进线电抗器时交流侧 A 相电流的波形 图4. 图3的傅里叶分析柱状图

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8 图5.有电抗器(L=0.2mH)时交流侧 A 相电流的波形 图6. 图5的傅里叶分析柱状图 图7.有电抗器(L=0.6mH)时交流侧 A 相电流的波形