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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2003年第43卷第3期16ö38CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2003,Vol.43,No.33452348大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计宋 强, 刘文华, 严干贵, 陈远华(清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084)摘 要:针对大容量变频调速装置中LC滤波器设计困难的题。一方面PWM电压的dvödt很大,研究表明较高问题,提出了特定消谐脉冲宽度调制(SHE2PWM)的逆变器的dvödt将给电机绝缘造成较大压力[2]。同时三相优化控制方案。以三电平中
2、点箝位(NPC)逆变器为研究对PWM电压的共模分量可能导致电机轴承电流问象,采用分段同步SHE2PWM保证整个调速范围内LC滤波[3]题,影响电机使用寿命甚至损坏电机。在逆变器的器的谐振抑制问题,并给出了LC谐振频率的设计方法。采输出侧与电机之间加入LC滤波器是解决这些问题用此方法可以使大容量开关器件工作在较低的开关频率下。[4]的有效手段。但是LC滤波器的引入又会带来一分析了LC滤波器对逆变器输出电流和机端电压的影响及些新的问题。首先必须采取措施来避免LC的谐振滤波电容与电机之间的自激等问题,并据此提出了电抗参数问题。在低压逆变器中一般是通过提高开关频率和和电
3、容参数的具体设计原则和方法。在一台基于三电平阻尼电阻来解决谐振问题。但是在大容量逆变器中,NPC逆变器的6kV变频调速装置上的试验结果验证了所提方法的有效性。目前主要是采用可关断晶闸管(GTO)或IGCT等关键词:LC滤波器;变频调速;谐波特定消除大功率器件,开关频率一般只允许在1kHz以下,同时由于损耗原因阻尼电阻在大容量装置中也是不现中图分类号:TM464文献标识码:A实的,所以必须通过对逆变器的优化控制和滤波器文章编号:100020054(2003)0320345204参数的优化设计来得到良好LC滤波器性能。另外LC滤波器的加入还会影响逆变器输出电流和机端
4、LCfilterdesignforhigh-power电压情况,如设计不当将给逆变器带来额外负担。PWMvoltagesourceinverter[5]本文以基于三电平中点嵌位(NPC)逆变器的SONGQiang,LIUWenhua,YANGangui,CHENYuanhua大容量调速装置为研究对象,结合谐波特定消除(DepartmentofElectricalEngineering,PWM(SHE2PWM)技术[6],提出LC滤波器的优化TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)设计方案,并深入研究LC器参数的设计原则及方A
5、bstract:Formediumvoltagedrivesbasedonpulsewidth法。最后给出在一台6kV异步电机调速装置上的试modulation(PWM)voltagesourceinverters,theLCfilterdesignisdifficultduetotheLCresonance.AnewoptimalLCfilterdesign验结果。methodwasdevelopedbasedonathree2levelneutralpointclamped1LC滤波器的基本设计方法(NPC)inverterandselectedharmon
6、iceliminatedPWM.Theexcitationoftheresonanceisactivelydampedthroughoutthewhole1.1NPC逆变器与LC滤波器operatingfrequencyrangeforlowswitchingfrequencies.TheeffectsoftheLCfilteronthemotorvoltageandinverteroutputcurrent图1为带有LC滤波器的NPC逆变器变频调wereanalyzed.Aparameterdesignmethodwasdevelopedforthe速装置原理
7、图。NPC逆变器的每个开关器件开关inductorandcapacitordesigns.Theproposedmethodwasconfirmed频率只是PWM载波频率的1ö2,可以在较低的开byexperimentalresultsona6kVNPC2VSIbasedmediumvoltagedrive.关频率下得到较高的PWM载波频率,对于降低Keywords:LCfilters;ACdrives;selectedharmoniceliminatedPWM电压的谐波含量十分有利。LC滤波器由三收稿日期:2002203208 目前,采用脉冲宽度调制(PWM
8、)技术的电压源作者简介:
