采煤机用4象限变频器前端LCL滤波器设计.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2014Vol.44No.8电气传动2014年第44卷第8期采煤机用4象限变频器前端LCL滤波器设计庄德玉（天地科技股份有限公司上海分公司，上海201401）摘要：在具有良好滤波效果的前提下，通过参数的优化设计以降低LCL滤波器各元件体积及功率损耗，是采煤机变频器前端滤波器设计中必须考虑的关键因素之一。基于采煤机应用环境下的PWM整流器前端LCL滤波器数学模型，加入元件体积及元件损耗作为限制条件，分析电抗器总感值，电感比例系数，电容值对LCL滤波器总体滤波效果的关系。通过分析，得出在尽量降低电感值的条件

2、下，如何选择合适的电容值及电感比例系数的具体实施方法，并利用仿真实验及实际测试确定该方法的可行性。关键词：LCL滤波器；采煤机变频器；PWM整流器；体积优化；电感比例系数；电感损耗中图分类号：TM461文献标识码：ADesignofLCL⁃filterforShearerFour⁃quadrantConverterZHUANGDe⁃yu（TiandiScience&TechnologyCo.，Ltd.，ShanghaiBranch，Shanghai201401，China）Abstract:Onthepremiseofachie

3、vinggoodfilteringeffect，howtoreducethesizeofLCL-filterandlowerpowerconsumptionisoneofthedecisivefactorsindesigningofLCL⁃filterforshearerconverterbychoosingtheLCLfilterparameters.TheLCL⁃filtersizeandpowerconsumptionasthelimitingconditionwasusedtoanalysetherelationship

4、betweeninductors，inductanceratio，capacitanceandthefilteringeffectbasedonmathematicalmodelofLCL⁃filterinconditionofshearerenvironment.Asimpleexecutionmethodwasgiventochoosecapacitanceandinductanceratioinlowerinductanceconditionbyanalyzing，whichisverifiedbyresultsofsim

5、ulationandactualtest.Keywords:LCL⁃filter；shearerconverter；PWMrectifier；sizeoptimization；inductanceratio；inductorspowerconsumption整流中，LCL滤波器由于其对高次谐波极强的抑1引言制能力及体积较小等优势，已取代传统的L型滤［2］采煤机应用于较大倾角工作面时，牵引调速波器成为PWM整流器网侧滤波器的首选。系统需使用可能量回馈的4象限变频器，其中基LCL滤波器对高频谐波的抑制效果明显，但于PWM整流器技术的

6、一体式4象限回馈型变频由于系统为3阶非线性系统，参数设计较为复杂，器应用最为广泛。PWM整流器采用IGBT元件相关文献中对LCL滤波器的参数设计进行了详作为开关控制器件，具有能量双向流动，直流电细的介绍，但设计方法大都过于繁琐，且需求的压及功率因数可调的特点，使用PWM整理器的已知参量多，无法在工程实践中有效应用。采煤机牵引系统可将牵引电机回馈时产生的能特别是PWM整流器应用于采煤机调速系统［1］量直接回馈给电网，且具有电压抬升能力。这种工况时，调速系统置于有限空间的采煤机电PWM型整流器网侧输入电流含有脉宽调制控箱内，电控箱对

7、电气元件的体积要求极为苛引入的高频谐波，这对线路中电磁干扰敏感设备刻。要求设计LCL滤波器时在保证滤波效果的产生干扰，且增加系统损耗。在中大功率的PWM同时，应尽可能地降低元件体积。基金项目：天地科技股份有限公司创新基金项目（KJ-2012-TDSH-02）作者简介：庄德玉（1984-），男，硕士，助理研究员，Email：tdzdy2010@163.com55电气传动2014年第44卷第8期庄德玉：采煤机用4象限变频器前端LCL滤波器设计由于电控箱密闭空间内安装了变频器、变压Li，Lg及C的具体取值尚无法确定。器等大损耗易发热器

8、件，电控箱散热问题已成为3体积因素及散热因素分析采煤机结构设计的难点。设计LCL滤波器时，必须优先考虑各元件的效能及热损耗，防止因热损LCL滤波器以减小电网侧电流THD为主要耗过大而导致的元器件可靠性降低。目的，为减少元件损耗，整流侧电流THD应当控本文首次将电