高压变频器远距离传输上方案

1、引言

在变频器和电动机之间采用长电缆传输时，会产生电压反射现象，导致在电机端产生过电压影响电机绝缘，同时在变频器端产生较大电流尖峰导致设备不能正常工作。从变频器和电缆模型分析，影响长电缆设备的因素，主要和PWM脉冲上升和下降时间、电缆谐振频率（由电缆长度及等效参数决定），以及变频器的开关频率有关，当电缆的谐振频率和变频器的开关频率越接近时，对电机和变频设备的影响越大。

一般情况下，采用调整变频设备的开关频率远离电缆谐振频率的方法，在变频器输出侧串联电抗器，或者增加正弦滤波器的方案，在实际应用中可有效减小电机端和变频设备的影响，提高系统的可靠性。

2、HARVEST系列高压变频调速装置在远距离传输电缆上的应用

为了减小电缆特性引起的变频器开关频率附近的谐波放大倍数，有效防止电压反射现象在电动机端产生过电压，利德华福高压变频器研发中心基于单元串联多电平变频器，对根据应用实际情况选择在变频器端串联输出电抗器或者增加正弦滤波器进行了仔细的研究。

2.1 变频器输出侧串联电抗器的应用

在变频器输出侧串联电抗器后，会改变系统频率响应特性，选择合适的电抗器，使变频器开关频率远离线缆谐振频率，可以起到较好的滤波作用。

某项目变频器和电机之间的传输线缆达到8km左右，结合项目参数和长电缆模型的仿真分析，给出串联不同电抗器时的电机端THDi和电压谐振放大系数的趋势图，如图 1所示。

图1 不同电抗大小的电机端电流THDi和电压谐振放大系数的趋势图

该项目在变频器输出侧串联电抗器，在实际应用中达到较好的效果，能够有效衰减变频器开关频率附近的高次谐波，避免在电机端产生过电压和变频器侧谐波电流大等现象。实际测量的电机端的电压电流波形以及总谐波含量，见图 2。

图2 电机端的电压电流波形以及总谐波含量

2.2变频器输出侧增加正弦滤波器的应用

在变频器输出侧增加正弦滤波器，滤除绝大部分高频谐波，较大程度减缓变频器输出脉冲的上升时间，抑制了反射现象，从而减小电机侧的电压电流谐波。

某多驱皮带机项目变频器和电机之间的传输线缆达到1km左右，该项目采用正弦滤波器方案，使用无速度传感器矢量控制，多台设备使用主从控制方式，在实际应用中达到较好的效果，满足重载启动和负载均衡等需求，现场实际运行情况和测量的电机端电流波形，见图 3。

图3 现场皮带机运行情况

3、总结

在变频器和电动机之间采用长电缆传输时，需要结合变频器和电缆模型分析，根据电缆长度及等效参数、PWM脉冲上升时间、变频器开关频率以及变频器输出电压能力等因素，较准确的计算输出电抗器或者正弦滤波器的参数选型，达到既能避免在电机端产生过电压和谐波电流大等现象，又能减小变频器侧的因长电缆等效电容产生的电流谐波的目的，保障了系统的可靠稳定运行。