多電平變頻器遠距離供電系統的電壓質量改善

胡剛

摘要：隨著我國經濟的快速發展，居民對電的需求量也越來越大，為了保障居民用電量的充足和用電安全，需要對多電平變頻器遠距離供電系統電壓質量進行改善，以確保居民能夠有充足的電量可以使用。本篇文章主要是針對多電平變頻器遠距離供電系統所存在的問題進行分析與探索，并提出了一系列的解決措施。

關鍵詞：多電平變頻器遠距離供電系統;電壓質量的改善;措施

一、多電平變頻器遠距離供電系統

（一）在特殊環境下的供電方案

在煤礦開采這一需要供電的特殊環境下，由于很多煤礦的開采地與供電之間的距離非常的遙遠，有的甚至超過兩百公里，所以多電平變頻器與電動機之間的距離需要依靠電纜進行連接。距離遙遠的平變頻器遠距離供電系統主要包括變頻器、電纜與發動機。其中所用的變頻器一般都為高壓變頻器，并且電纜的長度一般長于40000米，電動機多為籠式結構。

（二）供電系統對電壓的處理機理型

當所用的多電平變頻器為PWM型變頻器，因為PWM輸出的脈率速率比較高，當輸電的距離增加的時候。因為電纜本身分布的特性，如果在發動機那端的電壓過高，電阻增大，產生的熱量過多，過度增高了發動機電阻圈的絕緣的壓力，一旦這種電壓超過發動機的額定電壓，這會加速發動機的老化，縮短電動機的使用壽命。

反射后的電壓與諧振的電壓的區別，詳細的對比見表一：

表1? 過電壓產生電流比對情況

（三）長電纜來穩定降壓的原理

長距離的變頻驅動系統是一個連串的系統，由于電纜的長度夠的增加，所以電纜產生小的電壓不可以被忽視。如果忽視電纜產生的小電壓，不僅會增加電纜的負荷，還會縮短電纜的使用壽命。

當發動機端的電壓過低的時候，發動機將無法正常的進行工作。與此同時，如果供電系統的輸出頻率過低的時候，當多電平變頻器在低頻率的情況下運行時，這會導致電路的電壓降低得非常明顯，從而導致電動機無法正常運行。

二、解決供電系統中問題所采取的措施

（一）降低多電平變頻器輸出脈率的速率

（1）通過改變低電平變頻器的內部結構。通過一系列的研究表明不同結構的低電平變頻器所輸出的脈率的速率是不一樣的。通過增加變頻器的變頻的次數，可以降低其輸出脈率的速率。變頻器還可以通過串聯多個H型結構的功率單元，來完成高電壓和大功率的輸出。于兩電的變頻器相比較，多電變頻器的輸出的脈率可以明顯的減少。

（2）在變頻器的輸出口增加一個過濾器，通過降低變頻器輸出的諧波的脈率來完成高電壓和大功率的輸出。與第一種通過串聯多個H型結構單元串聯起來完成高電壓和大功率輸出的方法相比較，第二個方法比較簡單容易實現。在實際的生活中，工作人員都傾向于選擇簡單易行的方法去進行操作，都是在變頻器的出口處安裝一個是電波變成平波的儀器或者是LC型過濾器，通過使用這些儀器可以過濾掉電壓過大的諧波。

（二）補償電壓的設計

專業人員對于基礎電壓進行了一定的調查得出，對不談戀愛的設計需要滿足以下兩個條件：首先，對供電系統改造的前提就是能夠保證發電動機能夠正常運行;其實電動機能夠正常運行的條件就是電動機輸出端的電壓不能超過它的額定電壓，否則就使電動機的溫度過高而無法正常運行。

三、供電系統仿真分析

（一）仿真系統及其參數的分析

對于遠距離的供電需得需要建立一個仿真模型，以達到能夠保證供電量安全及穩定。電纜的橫截面積采用150m㎡，電動機選擇的具體參數請看表2、表3。

（二）對仿真的結果進行分析

對PWM型變頻系統進行仿真分析，需要建立一個具有兩極性的PWM型的變頻器、長的電路線、以及電動機的仿真模型，其中電路線的長度高達60km。AB兩端的電壓波形變化情況如下表分析。

根據理論分析和一系列的實驗結果分析，如果采用PWM型的變頻器的長距離供電系統，如果在電動機端產生過電壓，將不利于電動機的正常運行。這主要是因為PWM的變頻器脈率速率的速度比較高。

結束語：為了能夠保證供電系統穩定安全的運行，需要在電動機供出口處增加一個多電平型變頻器和一個波型過濾器，這樣可以有效的避免因電纜長度而增加的電壓過高，以能夠保證電動機能夠正常的運行。

參考文獻：

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