一種礦用變頻器濾波裝置

榮相， 史晗， 蔣德智， 眭先明， 王越

(1.中煤科工集團常州研究院有限公司， 江蘇 常州 213015；2.天地(常州)自動化股份有限公司， 江蘇 常州 213015)

0 引言

礦用變頻技術的發展日益成熟，廣泛應用于采、掘、運、通風等領域[1-2]。礦用環境下變頻器與負載電動機通過長線電纜連接，脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)脈沖在傳輸過程中存在電壓反射現象，導致電動機端產生尖峰電壓，加快了電動機絕緣老化速度，嚴重影響變頻驅動系統整體運行可靠性，甚至造成停工停產[3-4]。目前，礦用隔爆變頻器一般采用串聯輸出電抗器的方式來抑制尖峰電壓，但抑制效果有限。

關于尖峰電壓抑制方法的研究，劉聰[5]、王家校[6]分別利用RC濾波裝置和LRC濾波裝置抑制長線電纜引起的尖峰電壓和高du/dt(u為電壓，t為時間)。但上述研究主要針對380，660 V變頻器，濾波裝置不能滿足井下1 140 V變頻器對尖峰電壓的抑制要求。為提升濾波裝置對尖峰電壓抑制性能，使其適用于1 140 V礦用隔爆變頻器，應從優化濾波參數設計的角度考慮。

本文根據變頻器的實際應用環境，分析電動機負載、PWM脈沖上升時間與電纜長度對尖峰電壓的影響，針對1 140 V礦用變頻器，采用LRC濾波方式，設計出一種滿足不同電纜長度應用需求的LRC濾波裝置，并給出了關鍵器件的選型方法。仿真和試驗驗證了本文所提濾波裝置能夠有效抑制電動機端尖峰電壓和du/dt。

1 尖峰電壓分析

1.1 負載對尖峰電壓的影響

根據電壓反射理論，長線電纜終端反射系數為[7]

(1)

式中：ZL為電動機負載阻抗；ZC為電纜特性阻抗。……