XX集团XX矿业分公司井下正弦波滤波方案（2023年）.docx

XX集团XX矿业分公司井下正弦波滤波方案1概述XX矿业有限公司现有一台800KW提升电机，采用整流变频柜控制，经过现场测试勘察，发现电机噪声大，谐波畸变大，存在烧毁电机的安全隐患，应进行变频输出滤波，安装SWF正弦波滤波器，保证电机安全长久运行。电机由变频器驱动时，寿命大幅度缩短，严重时，几个月就出现定子绕组损坏。由此导致的停产给企业造成巨大的损失。电机损坏的原因是变频器在电机的定子绕组上产生很高的尖峰电压，尖峰电压的幅度超过了绕组的绝缘强度，导致绕组损坏。尖峰电压的幅度会达到变频器额定工作电压的3倍以上，例如，对于额定电压380V的变频器，尖峰电压的幅度超过1200V。这种尖峰电压每秒对电机定子绕组冲击上千次,很快就会导致定子绕组的损坏,如图1(a)所示。另外，变频器还会在电机的轴承中产生轴承电流，轴承中长时间流过轴承电流，会造成轴承的烧毁，如图1(b)所示。功率越小的电机，定子绕组越容易损坏；功率越大的电机，轴承越容易损坏。尖峰 电压 损坏 的定 子绕 组(a)轴承 电流 烧毁 的轴 承(b)图1变频器的PWM电压损伤电机的定子和轴承2正弦波滤波器原理变频输出脉冲是由直流电压逆变形成的PWM脉冲电压，这种电压波形不仅含有驱动电机的50Hz基波信号，通常还有几KHz的高频载波电压叠加在上面。用这种PWM波电压驱动电机，会使电机产生载波频率的高频机械振动和噪声；同时这种高频电压还因为长导线的传输产生放大，从而使电机端产生过电压脉冲破坏电机绝缘；这种高频脉冲还会通过轴承的对地杂散电容产生共模电流从而损坏电机轴承。正弦波滤波器能够滤除PWM波中的高频成分，只保留低频成分,相当于一个纯净的交流电源加到电机，有效解决上述问题。3设计方案在变频柜和电机之间，增加一台正弦波滤波器，把变频器输出的PWM方波转换成正旋波。如下图图2正弦波滤波器安装位置示意图根据贵矿的具体情况，正弦波滤波器安装位置如图3<OII21m'线'线7线3整流变压器2整流变压器1整流变压器C、3电抗器O2电抗器O1电抗器3变频柜2变频柜1变频柜SWF-800-23A正弦波滤波器图3正弦波滤波器安装位置图图4未安装正弦波滤波器电机输入波形图5安装正弦波滤波器后电机输入波形由图4图5波形对比不难看出，安装正弦波滤波器后电压变成平滑的正弦波，对电机有如下优点： 增加传输距离 保护电机绝缘 减小电机轴承电流 降低电机发热和噪声 延长电机寿命4工程案例1）采购方：洛阳今科自动化工程有限公司应用场合：煤矿井下技术要求： 变频器额定工作电压：U40V 电机额定功率：500kW 调制方式为标准SPWM或SVPWM时，稳定运行滤波器输出正弦波的纹波电压小于7%2)采购方：西门子工厂自动化SiemensFactoryAutomationEngineeringLtd.(SFAE)最终用户：国家电网南瑞集团应用场合：并网馈电试验平台输出功率：250kW,线电压:380v480v调压，45-55Hz,要求最大承受电流550A。变频器的载波频率为2.5kHz,直流母线电压700V图6SWF-250-480I）产品外观图7SWF-250-4801）正面3）用户：首钢迁安轧机解决问题：电机烧毁应用场合：额定电压690V,100OkW变频器西门子6se7041lwl60,360kW电机，载波频率2.5kHz,电机与变频器之间有串联输出电抗器，距离约50米，运行半年电机过压烧毁。加装正弦波滤波器后，情况明显改善，安装正弦波滤波器至今工作良好。XX电气产品股份有限公司202X年X月X日