长距离供电线路波反射的研究

论文摘要

在现代的工业、交通、国防和生活等领域中,大量需要各种类型的电力变换装置和变换系统,使用电设备处于各自理想的最佳工作状态,或满足用电负载的特殊情况要求,以获得最大的技术经济效益。采用变频器供电就是其中的方法之一。但是,由于电动机与PWM逆变器经常安装在不同的位置,需要较长的电缆线把PWM逆变器输出的脉冲信号传输到电动机的接线端,在逆变器和电动机之间采用长电缆连接时,会发生波反射现象,导致高频阻尼过电压振荡,致使传输电缆和电动机绝缘老化,甚至造成电动机的绝缘在短时间内被击穿等事故,这是PWM逆变器驱动电动机采用长线电缆所产生的负面效应。本文基于传输线理论,在分析高频PWM脉冲波在电缆上的传输及反射过程基础上,分析负载端过电压产生机理及对系统的危害;通过仿真和模拟实验的方法,分析变频器输出电压波形的上升下降时间、供电电缆的长度、供电电缆的波阻抗及系统负载大小对过电压产生的影响。针对上述几个方面对过电压的影响,文章分析了几种抑制过电压的措施,并对在负载端并联阻抗匹配网络和逆变器端加LRC滤波器的方法进行了仿真研究,该两种方法均有较好的抑制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪言
• 1.1 PWM变频调速技术的发展
• 1.2 PWM调速对电机的负面影响与研究现状
• 1.3 波反射过电压的研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容与研究方法
• 第2章 传输线理论及负载端过电压产生机理
• 2.1 均匀传输线及其方程
• 2.2 均匀传输线上的行波
• 2.2.1 入射波与反射波
• 2.2.2 反射系数
• 2.3 PWM脉冲波在电缆上的传输反射过程
• 第3章 波反射过电压的仿真及实验结果分析
• 3.1 MATLAB语言SIMULUNK仿真软件介绍
• 3.1.1 MATLAB语言
• 3.1.2 SIMULINK仿真软件
• 3.2 仿真模型的建立
• 3.2.1 仿真电路模型
• 3.2.2 模拟电路模型
• 3.3 仿真及实验结果分析
• 3.3.1 仿真出现的波反射现象
• 3.3.2 PWM脉冲波形上升时间的改变对波形的影响
• 3.3.3 电缆长度的改变对波形的影响
• 3.3.4 电缆分布电容
• 3.3.5 电缆分布电感
• 3.3.6 电缆特性阻抗的改变对波形的影响
• 3.3.7 负载特性阻抗的改变对波形的影响
• 3.4 上述各因素对过电压影响的分析
• 3.4.1 PWM脉冲波形上升时间对过电压影响分析
• 3.4.2 电缆长度对过电压影响分析
• 3.4.3 特性阻抗不匹配对电压影响分析
• 第4章 抑制过电压的措施
• 4.1 负载端滤波器
• 4.1.1 几种负载端滤波器
• 4.1.2 采用一阶RC串联型电动机端滤波器
• 4.1.3 采用一阶RC电动机端滤波器时的仿真及实验分析
• 4.2 逆变器输出端滤波器
• 4.2.1 几种逆变器输出端滤波器
• 4.2.2 采用RLC型逆变器输出滤波器抑制du/ dt 的情况
• 4.2.3 逆变器端采用RLC滤波器的仿真及实验分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献