煤矿井下电力电子设备电磁干扰的研究

摘要

煤炭长期是我国的主要能源,随着煤炭开采量的增加和大功率电力电子技术的进步,近年来煤矿井下开始大量使用电力电子设备,PWM变频器-感应电机驱动系统已经成为很多调速驱动设备的首选,它为社会生产和生活带来了巨大的经济效益和社会效益,但应用中电力电子设备产生的谐波和电磁干扰问题也越来越被关注。本文以煤矿井下用交直交变频器为主要研究对象,分析了井下特殊电磁环境下电力电子设备产生的谐波干扰和电磁干扰特性;介绍了井下电磁干扰的传播路径;分析了变频器产生的干扰对电机性能的影响及谐波干扰的抑制方法;当PWM变频器-感应电机驱动系统采用长线电缆传输时,对电压反射现象及电机终端产生的过电压进行了分析,给出了电机端和变频器端输出过电压抑制滤波器的结构特点和参数设计方法,并利用Matlab仿真软件对几种输出滤波器的抑制效果进行了验证。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 电磁兼容概述

1.1.1 电磁兼容定义

1.1.2 电磁兼容标准

1.2 电力电子设备的电磁干扰

1.3 煤矿井下特殊的电磁环境

1.3.1 工作环境的特殊性

1.3.2 电磁环境的特殊性

1.4 煤矿井下电磁干扰问题及研究现状

1.5 本课题研究意义及主要内容

第二章 电磁干扰抑制技术

2.1 屏蔽技术

2.1.1 电场屏蔽

2.1.2 磁场屏蔽

2.1.3 电磁屏蔽

2.1.4 屏蔽的完整性

2.2 接地技术

2.2.1 接地分类

2.2.2 地环路干扰

2.3 滤波技术

2.3.1 EMI 滤波器的特点

2.3.2 滤波器的特性参数

第三章 变频器的电磁干扰特性分析

3.1 变频器

3.2 谐波干扰源

3.2.1 谐波分析

3.2.2 变频器输入侧干扰源

3.2.3 变频器输出侧干扰源

3.3 电磁干扰的传播路径

3.3.1 电磁干扰的电路耦合模型

3.3.2 辐射干扰

3.3.3 其他传播方式

3.4 变频器对电机的影响

3.4.1 谐波对电机性能的影响

3.4.2 dv/dt 对电机绝缘系统的影响

3.5 变频器的谐波干扰抑制

3.5.1 多相多脉整流

3.5.2 PWM 整流技术

3.5.3 无源滤波器

3.5.4 有源功率因数校正

第四章 长线电缆驱动系统中过电压抑制滤波器的研究

4.1 长线电缆电机驱动系统

4.1.1 系统简介

4.1.2 电缆对电机绝缘的影响

4.2 电机终端过电压

4.2.1 电缆分布参数等效电路

4.2.2 电压反射过程分析

4.3 输出滤波器设计

4.3.1 EMI 滤波器的设计步骤

4.3.2 电动机端滤波器

4.3.3 逆变器输出滤波器

4.4 仿真结果分析

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

上海交通大学学位论文答辩决议书