煤矿提升机交直交变频器谐波分析

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摘要：随着煤炭工业的发展，矿井电力系统的规模越来越大，各种新的设备不断投入到系统当中，文章就矿井提升机使用的交直交变频器不同工况下产生的谐波进行测量，为矿井电网维护提供参考。

关键词：矿井提升机；交直交变频器；谐波；矿井电网维护

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0147-02

以某矿立井提升机装备ACS-6109-F06-1S9-1V1-C26-W2-C1W1型交直交变频器为例，设备组成有整流单元(ARU)9MVA，逆变单元(INU)9MVA，电压限幅单元(VLU)480KJ，电容组单元（CBU）2串。对提升机加速、匀速、减速三种工况下网侧电流进行测试。

一、测试信息

测量仪器：FLUKE 43B

装置型号：ABB ACS6000

电机参数：3300kW

测试数据：网侧电流谐波和电流波形。

特征谐波：三相整流器为6脉动，其特征谐波频率为6*K±1(K=1，2，3…)。

基波：频率为50Hz交流分量称为基波。

谐波次数：谐波频率与基波频率的整数比。

电流谐波的畸变率(THD)：各次谐波分量的均方根值与基波分量的均方根值之比，通常表示为%f。

第一部分：谐波。

测量工况：加速，匀速和减速段的谐波情况。

加速阶段：在加速阶段电流THD是变化的，趋势是随着电流值的增加，谐波含量减少，最小达到了4.3%。

匀速阶段：电流的畸变率控制在8%左右变化。

图1 匀速段电流谐波畸变率

由图1可以看出电流7次、29次、47次、49次谐波含量较大。根据IEEE Std 519-1992标准，总的畸变率基本达到了标准的8.0%的要求，但是高次谐波超标，29次：7.1%，35次：1.1%，47次：1.7%，49次：1.6%都超过标准要求。

减速阶段：为从匀速到爬行阶段谐波情况，此时能量回馈电网，谐波含量较大。

（b）

图3 电流波形

图3中(a)、（b）分别为电流值为0.942A和电流为1.894A是的测量波形，电流越大，波形越正弦，谐波含量越小。

二、结论

交直交变频器总的谐波畸变基本达到标准中8.0%的要求，在低于23次谐波的范围内，谐波含量在标准的要求范围内，在高于此谐波范围之后，谐波分量超标，29次：7.1%，35次：1.1%，47次：1.7%，49次：1.6%。

三、结语

交交变频器在匀速段电流的畸变率为15%左右，谐波成分主要为直流分流，5、7、11、13、17、19次谐波，另外偶次谐波6、12、18次也相对较高，加速和减速过程中电流的畸变率相对匀速时更大，对电网产生不良影响。

相对而言，交直交变频器，采用优化的ARU脉冲模式，变压器电流与线电压具有相同的相位，功率因数（COSψ）可达到1，谐波成分降至最低，具有谐波污染小以及功率因数高等优点，称为“绿色”变频器，目前在国内已被许多矿山用户选择使用。

参考文献

[1] 马小亮．大功率交交变频调速及矢量控制技术[M]．机械工业出版社，2004.

[2] 北京ABB电气传动公司．ACS6000中压交流传动[M]．

作者简介：王守军（1979-），男，安徽淮南人，淮南矿业集团工程师，研究方向：工业自动化。