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。机械与电子ｏ

２００９年第２７期

造纸机公共直流母线多传动系统的谐波分析与抑制

张丽娜

（西安铁路职业技术学院

陕西西安７１００１４）

【摘要】对造纸机公共直流母线多传动系统中产生谐渡的原因分析的基础上，提出了常用的谐渡抑制的方法并进一步应用在造纸机控制

系统中，主要分析了造纸机控制系统电抗器及电容抑制谐波的措施，在实际应用中取得了较好的控制效果。

【关键词】公共直流母线；多传动；谐渡抑制；造纸机

１．概述

作为高速纸机的首选电控系统，公共直流母线多传动系统由于其

控制中同步性好，筲省制动装置（单传动中制动实现须一一对应配置

制动装置）等优越性能被广泛采用。本文就这一系统在应用过程中所

产生的谐波问题作一分析并提出解决方案，以使系统获得更高的控制

精度。

在理想的情况下。优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电

压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即

产生谐波。在供电系统中，产生谐波的根本原冈是由于给具有非线性

阻抗特性的电气设备（义称为非线性负荷）供电的结果。谐波的危害：谐

波使设备产牛附加谐波损耗，降低供配电设备及用电没备的效率；谐

波会影响各种电气设备的正常工作。谐波引起过电压、过电流使变压

器严重过热；使电容器、电缆过热，绝缘老化，寿命缩短；谐波会引起公

用电网局部谐波放大，甚至并联谐振和串联谐振；谐波导致继电保护

和自动装置的误动作与拒动作。

另外。谐波将影响电气设备的正常工作．如引起电气设备机械振

动、噪声、缩短使用寿命甚至损坏；使常规测量仪表的精度大大降低；

谐波还对邻近通讯系统、自动化系统以及包含微电子或｝ｆ．算机设备的

系统造成严重干扰。轻者产乍噪声、降低运行质量，重者导致信息丢

失，无法正常＿』＝作。可见，高次谐波的不利影响是诸多方面的，必须采

取有效措施加以抑制。

２．基于公共直流母线造纸机多传动系统中谐波类型分析

２．１整流器谐波…

作为直流ｌＵ源装置，整流器广泛应用于各种场合。在整流装置中，

交流电源的电流为矩形波，它足工频率基波电流和为Ｔ：频率基波的高

次谐波电流的合成波形。由傅氏级数求得矩形波巾的高次谐波分垡Ｉｎ

（第ｎ次谐波电流有效值）与基波分量Ｉ．（基波电流有效值）之比最大

为１／ｎ，随着触发控制角ａ的减小和换相莺叠角仙的增大，谐波分量

有减小的趋势。

各主要国家商次谐波管理标准比较．如表１所示：

此外．现有研究结果表明：整流器的运行模式对谐波电流的大小

也有直接的影响，因此在考虑调整流电压电流时，最好要进行重叠角、

换相压降以及谐波测算，以便确定安全、经济的运行方式；当控制角ｑ

接近４００，重叠角“在８。左右时的情况往往是清波最严重的状态，所

以要经过计算。尽量通过正确选择调压变压器抽头。避开谐波最严重

点。

主回路输入部分电压主波形为正弦波，但电流波形为非正弦波。

这是由非线性二极管组成二相桥式整流桥及其一二极管的参数离散所

引起的。

衰１

各主要国家高次谐波管理标准比较

谐波

电压畸变率％

系统电压，ｌ‘Ｖ

奇次％

偶次％

英国

４

３

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６．６一Ｊｌ

美国

～般电力５。专用８

２．４－－６９

５、７次：５

德国

５．８

１０－－３０

ｌｌ、１３次：３

澳大利亚

５

２

《３３

日本

３

０．７５

配电系统

中国

１０

５

２

配电系统

输出部分线电压是正弦脉宽、幅值相等的窄矩形波。其等效后是

连续的矩形波．而三相的相电压是阶梯波，因此足非线性的，这是由

ＳＰＷＭ脉宽调制的性质所定的。电流是近正弦波（指曲线不光滑。带有

毛刺），载波频率值越高，越接近正弦波。

总之，输入侧因电流的非正弦引起睹波．使电网电压畸变，造成对

其他用电没备的影响，所以对每台变频器有谐波电压合成总量与基波

值的百分比要求。一般为３％～５％，即在此值范围内电压畸变是允许

的。

２．２逆变器谐波

除整流器所产生的韦要谐波外，逆变器在丁作过程中也会产生一

定谐波，究其原因逆变器足通过间接变频将直流变换成可控频率的交

流。因逆变器大量使用－ｒ晶闸管等非线性电力电子元件，在逆变电路

中，对于电压犁电路味说，输出电压是矩形波。对电流型电路来说，输

出电流是矩形波。矩肜波中含有较多的谐波，对负载会产生不利影响，

因此即使电力系统中电源的电压是正弦波．也会由于非线性元件的存

在使得电网中总有谐波电流或电压的存在。因此电网谐波的存在主要

在于电力系统中存在各种非线性元件。

３．纸机多传动系统的谐波抑制方案

谐波抑制的方案很多，目前纸机多传动系统较多采用的是在三相

输入电路中串接交流电抗器，在直流输出侧加平波电抗器、和电阻电

容电路的月法。以此．可以得到平滑的直流电流。

交流电抗器ＡＣＬ串接于二相的输入电路巾，它的滤波效果较差．

用后能将ｃｏｓｑ，提高到０．７５—０．８５。交流电抗器对各次谐波电流的影响

见图ｌ【３】。从图ｌ可见ＡＣＬ对抑制５～１９谐波效果很显著。

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图１

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交流电抗器对各次谐波电流的影响

一般选用时使电抗器卜的电压降不大于额定的电压的３％为宜。

当然，ＡＣＩ．亦可串接于变频器的输出电路中，它的作用主要是抑

制变频器的发射干扰和感应干扰，抑制电动机的电压振动效应。

滤波器常数电感￡．、电容ｃ＾与谐波次数ｎ有下列关系咖：

ｒ列ｌＬ，，＝１／ｎｃｏＩＧ

式中：ｎ一谐波次数；￡ｆ～电感；Ｇ．－一电容；６０－——系统的额

度角频卒。

串联电阻尺。一般用下式的ｑ表示：ｑ＝ｎｔｏｌＬ，，／Ｒ．＝１ＩｎｔｏｌＣ皿．

式中：ｑ——滤波器的品质凶数；

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