多电平变频器远距离供电系统的电压质量改善

胡刚

摘要：随着我国经济的快速发展，居民对电的需求量也越来越大，为了保障居民用电量的充足和用电安全，需要对多电平变频器远距离供电系统电压质量进行改善，以确保居民能够有充足的电量可以使用。本篇文章主要是针对多电平变频器远距离供电系统所存在的问题进行分析与探索，并提出了一系列的解决措施。

关键词：多电平变频器远距离供电系统;电压质量的改善;措施

一、多电平变频器远距离供电系统

（一）在特殊环境下的供电方案

在煤矿开采这一需要供电的特殊环境下，由于很多煤矿的开采地与供电之间的距离非常的遥远，有的甚至超过两百公里，所以多电平变频器与电动机之间的距离需要依靠电缆进行连接。距离遥远的平变频器远距离供电系统主要包括变频器、电缆与发动机。其中所用的变频器一般都为高压变频器，并且电缆的长度一般长于40000米，电动机多为笼式结构。

（二）供电系统对电压的处理机理型

当所用的多电平变频器为PWM型变频器，因为PWM输出的脉率速率比较高，当输电的距离增加的时候。因为电缆本身分布的特性，如果在发动机那端的电压过高，电阻增大，产生的热量过多，过度增高了发动机电阻圈的绝缘的压力，一旦这种电压超过发动机的额定电压，这会加速发动机的老化，缩短电动机的使用寿命。

反射后的电压与谐振的电压的区别，详细的对比见表一：

表1  过电压产生电流比对情况

（三）长电缆来稳定降压的原理

长距离的变频驱动系统是一个连串的系统，由于电缆的长度够的增加，所以电缆产生小的电压不可以被忽视。如果忽视电缆产生的小电压，不仅会增加电缆的负荷，还会缩短电缆的使用寿命。

当发动机端的电压过低的时候，发动机将无法正常的进行工作。与此同时，如果供电系统的输出频率过低的时候，当多电平变频器在低频率的情况下运行时，这会导致电路的电压降低得非常明顯，从而导致电动机无法正常运行。

二、解决供电系统中问题所采取的措施

（一）降低多电平变频器输出脉率的速率

（1）通过改变低电平变频器的内部结构。通过一系列的研究表明不同结构的低电平变频器所输出的脉率的速率是不一样的。通过增加变频器的变频的次数，可以降低其输出脉率的速率。变频器还可以通过串联多个H型结构的功率单元，来完成高电压和大功率的输出。于两电的变频器相比较，多电变频器的输出的脉率可以明显的减少。

（2）在变频器的输出口增加一个过滤器，通过降低变频器输出的谐波的脉率来完成高电压和大功率的输出。与第一种通过串联多个H型结构单元串联起来完成高电压和大功率输出的方法相比较，第二个方法比较简单容易实现。在实际的生活中，工作人员都倾向于选择简单易行的方法去进行操作，都是在变频器的出口处安装一个是电波变成平波的仪器或者是LC型过滤器，通过使用这些仪器可以过滤掉电压过大的谐波。

（二）补偿电压的设计

专业人员对于基础电压进行了一定的调查得出，对不谈恋爱的设计需要满足以下两个条件：首先，对供电系统改造的前提就是能够保证发电动机能够正常运行;其实电动机能够正常运行的条件就是电动机输出端的电压不能超过它的额定电压，否则就使电动机的温度过高而无法正常运行。

三、供电系统仿真分析

（一）仿真系统及其参数的分析

对于远距离的供电需得需要建立一个仿真模型，以达到能够保证供电量安全及稳定。电缆的横截面积采用150m㎡，电动机选择的具体参数请看表2、表3。

（二）对仿真的结果进行分析

对PWM型变频系统进行仿真分析，需要建立一个具有两极性的PWM型的变频器、长的电路线、以及电动机的仿真模型，其中电路线的长度高达60km。AB两端的电压波形变化情况如下表分析。

根据理论分析和一系列的实验结果分析，如果采用PWM型的变频器的长距离供电系统，如果在电动机端产生过电压，将不利于电动机的正常运行。这主要是因为PWM的变频器脉率速率的速度比较高。

结束语：为了能够保证供电系统稳定安全的运行，需要在电动机供出口处增加一个多电平型变频器和一个波型过滤器，这样可以有效的避免因电缆长度而增加的电压过高，以能够保证电动机能够正常的运行。

参考文献：

[1]江友华，方劼，曹以龙.不对称级联型多电平变频器的分析及改进[J].上海电力学院学报，2015，25（2）：157-160.

[2]胡鹏.级联多电平变频器控制系统的研究与设计[D].西南交通大学，2016.

[3]沈辉.级联多电平变频器通信与监控系统的研究[D].西南交通大学，2012.