基于Matlab的逆变器过电压仿真研究.pdf

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1、2011年第1期煤矿机电基于Matlab的逆变器过电压仿真研究高艳，戴鹏，王超(中国矿业大学信电学院，江苏徐州221008)摘要：PWM逆变器驱动异步电动机采用长电缆产生的电压反射现象，导致产生过电压和高频阻尼振荡，使电动机绝缘加速老化，造成绝缘击穿等事故。用Matlab建立模型进行仿真，得到电机端过电压与电缆长度和电压上升时间的关系。设计并仿真研究电机端接一阶RC滤波器对电动机端过电压的抑制效果。关键词：PWM逆变器；过电压；一阶RC滤波器中图分类号：TM464；TM726．4文献标识码：B文章编号：100I一0874(2011)0l一0001一04Sim

2、ulationStudyofOvervoltageatInverterBasedonMatlabGA0Yan，DAIPeng，WANGChao(CollegeofInformationandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，China)Abstract：AsthelongcableisconnectingPWMinverterdrivingasynchronousmotor，thevoltagereflectionwillhappen，whichca

3、usesovervoltageandhish一在equencydampingoscillation，ageingandbreak·downthemotorinsulation．EstablishesmodelbasedonMatlabandsimulatestomakeouttherelationshipbetweenmotorterminalovervohageandcablelength鹊wellasvoltagerisingtime．Besides．designsandsimulatesthedepressionofovervohageatmotort

4、erminalbyinsertingfirst·orderRCfilteratmotorterminal．Keywords：PWMinverter；over·voltage；first-orderRCfilter1概述随着新型电力电子器件的迅速发展，开关器件频率提高、电压上升时间缩短、体积减小。然而，PWM逆变器输出电压上升时间的缩短给电机带来了不良影响，当电压变化率达6000V／Ws时，易引起电机绕组绝缘过早损坏¨以J。尤其在逆变器与电机之间用长电缆连接的情况下，PWM脉冲波电压经电缆传输产生电压反射现象，引起电机端子过电压，使电机绕组绝缘寿命缩短。本文利

5、用Matlab模型，仿真不同电缆长度情况下电机端子产生过电压的状况，分析并仿真研究一阶RC滤波器对电动机端过电压的抑制效果。2电机模型由于PWM脉冲的高频作用，电机的硅钢片及磁性材料相当于磁挡板，绕阻产生的大部分磁通为漏磁通，在电机转子上感应产生的高频涡流也使磁通不易穿过气隙。要仿真电机端电压必须建立高频情况下的电机参数模型。电机相与相之间的高频等效电路如图1所示‘”。圈1电动机模型图中，尺、￡为工频下电机一相绕组的等效阻感；c。为存在于匝与匝之间、相与相之间及相与地之间分布电容的等效集中参数；尺。为高频涡流引起的铁心损耗的等效电阻。·2·煤矿机电2011年

6、第1期3系统仿真模型动机仿真模型，如图2所示。根据传输线理论得到的电缆分布参数和高频电祷蠹鼍西咒t-m·"一L2G牟圭扩甄羔InR。圭皇』I目蓝菇=[c≥胄a=[口ⅥlT牟ⅥI乞”I≥“Ⅵ阿。RL8l2T号发生模块．．同向．即显示器图2电缆-电机仿真模型仿真模型参数设置如下：电缆单位长度参数：R=0．0768D,／m，L=0．54pJ-I／m，C=182pF／m，G=123kD．／m。3kW三相异步电机等效电路参数HJ：R=9．65Q，L=173mH，R。=782．5Q，Ch=254pF。(1)电缆长度的影响用信号发生模块(SignalBuilder)产生带

7、上升沿的逆变器输出单脉冲PWM信号，上升时间为1Ws。Ol23456时间／s×10。5a)电缆长度2nlI-_^-，＼^^．一』VV一’一／显示器电压测量c8不同电缆长度对应的电机端电压波形仿真结果如图3所示，其中矩形方波为逆变器输出端电压波形，不等幅振荡波是电动机端电压波形。(2)上升时间的影响仿真模型中电缆长度为20111，PWM单脉冲电压上升时间不同时，电机端电压的仿真波形如图4所示。--⋯"’⋯Ol23456时间／s×10-5b)电缆长度20m1．81．61．41．2之1．O墨o-8O．60．4O．2k＼1^八。VV乙／一一0I234560l2345

8、6时间／sx10—5时间／s×10-5c)电缆长度1