潛水電泵電壓反射現象探討-電器技術問題解答-天津奧特泵業有限責任公司 about

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     電器技術問題解答 => 潛水電泵電壓反射現象探討  
    發布日期:[2017-5-3]    共閱[3560]次
        一般情況下,潛水電泵系統工作在一恒定轉速,潛水泵的排量是
    通過水嘴來人工調節,這樣就必然增加管路損失,并且調節范圍
    也不大。可是在某些特殊情況下,如水井參數不明確,或是水井
    在產水過程中,排量下降很快等,就需要潛水電泵的排量,揚程
    可調。而在潛水電泵系統中加人變頻裝置,就可以滿足這樣的要
    求。

      通過變頻器改變了電源的頻率。電機的轉速是隨著頻率正比
    變化的。而潛水泵的排量是與電機的轉速成正比的,揚成量與電
    機成反比的。

      變頻器中的關鍵部分為逆變器。對此ICBT等器件,有
    Z―lOKHz的開關頻率,可以顯著改善PWM逆變器的性能。但PWM逆
    變器輸出的脈沖在很短的時間內電壓快速上升,會反過來影響電
    動機,產生如高頻漏電流,軸電壓,軸承電流以及軸承損壞等問
    題。在潛水電泵系統中,地面與井下電機之間需要很長的電纜,
    PWM逆變器的輸出脈沖經過長線電纜傳至電動機,會產生電壓反射
    現象,使電機端的電壓近似加倍,從而造成電動機的絕緣損壞。

      二、電壓反射現象的分析采用長線電纜時,逆變器和電動機
    之間傳輸的PWM脈沖與傳輸線上行波的情況類似。PWM脈沖作為正
    向行波(入射波),由逆變器傳向電動機,在電動機端反射后產
    生反向行波(反射波)傳向逆變器,傳至逆變器輸出端后的反射
    波產生第二個人射波等等。為了更好地理解逆變器與電動機之間
    長線電纜的行波重復反射現象,首先討論PWM脈沖的一個反射過
    程。這里假定PWM脈沖的dv/dt無窮大。

      由于篼頻時電動機阻抗很大,可以認為開路,當開關器件接
    通后人射波的電壓和電流同時向電動機傳輸,二者波形相同,幅
    值不同。當入射波到達傳輸線終端后將產生反射。傳輸線開路時
    的電流在任何時刻都為零,因此反射波電流幅值應與人射波的相
    同,但符號相反而入射電壓形成一個正電壓的反射波,向逆變器
    傳輸去源端。反射波與人射波相同。使電動機端電壓加倍。在反
    射波到達源端之前。傳輸線的電壓為2U.但是,在源端逆變器的輸
    出電壓為U,則應有一個電壓為U的負反射波,由逆變器向電動機
    傳輸。該電壓行波也必須與一電流相伴傳輸。由于傳輸方向為正
    向,電流的符號與電壓的相同。即為-I,這第一個人射波很快到
    達終端,并也被反射。第二個人射波電流為負值,由于電流在開
    路時應力零。則第二個反射波的電流為正值,即為I.該正電流必
    與一負電壓相伴向逆變器傳輸。第三個人射波的情況與第一個人
    射波相同,無須繼續探討。

      2PWM脈沖上升時間的影響,根據行波傳輸理三、用于消除PWM
    逆變器驅動交流電動機長線電纜影響的濾波技術。

      為了消除PWM變頻器驅動的交流電動機長線電纜傳輸所產生的
    影響,如過電壓,電壓反射,高頻阻尼振蕩以及所引起的絕緣損
    壞等問題。一般采用無源濾波技術來解決這些問題。這種濾波器
    有時接在電動機端,稱為電動機端濾波,有的接在逆變器的輸出
    端,稱為逆變器輸出濾波。

      在潛水電泵系統中。電動機的端子無法接近,無法在電動機
    端進行濾波。此時逆變器的輸出端進行濾波。此時在逆變器的輸
    出端進行濾波更為方便。設計此類濾波器有二種思路。

      一是采用反射波理論,而是把長電纜線等較為集中電感和集
    中電容將濾波器接在逆變器的輸出端。與電纜線串聯,此類為LR
    并聯型濾波。

      另一種思路為增加逆變器輸出PWM脈沖的上升時間使其超過臨
    界值,可以使反射現象引起的過電壓顯著減小。根據這一原理得
    出二階低通逆變器輸出濾波器的結構。該濾波器接在逆變器輸出
    端,可有效減少逆變器輸出脈沖的dv/dt,從而減小電動機端的過
    電壓及阻尼振蕩。

      這種濾波器可減小逆變器輸出線電壓的dv八It(即差模
    dvdt)從而減輕電壓反射現象,降低電動機的絕緣壓力。目前這
    種逆變器輸出濾波器為使線電壓接近正弦波,Lf和Cf的值會過
    大,而且不能降低共模dv/dt,即對電動機軸承漏電流,軸電壓無
    抑制作用。

      在二階LRC低通濾波器的基礎上把星形連接電阻電容的中性點
    與逆變器直流母性電壓中點接在一起。這種逆變器輸出濾波器結
    構有很多優點,它在第六個開關瞬時者可對稱地減小逆變器輸出
    dv/dt,其參數的確定方法與二階低通逆變器輸出濾波器相同。通
    過合理的參數設計,該濾波器可與逆變器安裝在同一機殼內,并
    允許在逆變器和電動機之間使用長線電纜。采用該濾波器可使電
    動機端的過電壓對地漏電流以及感應的軸電壓顯著減小。由于―
    個濾波器可同時解決共模和差模dV/dt問題,所以該濾波器的尺寸
    損耗以及成本都較低。只是與前一種濾波器相比損耗稍大。當然
    我們可以把電感設計成可調的,使該濾波器的調頻率能夠自動跟
    隨逆變器的開關頻率。由于其電感值可變,能自動跟蹤開關頻
    率,使其更具有通用性。但這種濾波器適應頻率測量。

      由IcBT等快速通斷。篼開關頻率電力電子器件組成的PWM逆變
    器驅動的交流電動機。在采用長線電纜傳輸時,會發生一系列問
    題,如篼的共模dV/dt,產生的對地漏電流感應的軸電壓以及軸承
    電流,電壓反射引起電動機端過電壓篼頻阻尼振蕩等,采用一定
    的濾波技術可有效地消除這些現象。

     
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