地铁车辆变频空调系统谐波产生原因及抑制方案

  地铁车辆变频空调系统谐波产生原因及抑制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载   Summary：在地铁车辆变频空调运行过程中，受变频器内部不控整流桥的影响，会产生电压谐波。如果谐波含量值较大，电压发生畸变，用电设备更容易损坏，谐波干扰甚至会影响其它车辆系统的正常运行。本文分析了地铁车辆变频空调谐波产生的原因，利用仿真工具调节谐波抑制元件参数，并基于此 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 谐波抑制方案，通过在电源侧设计消谐算法、在设备侧增加交流滤波器、直流电抗的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，并在实际应用中验证了方案的有效性。Keys：地铁车辆空调；变频器；仿真分析；谐波抑制1引言传统地铁车辆空调采用定频压缩机，空调系统的制冷制热功能需通过启停压缩机完成。制冷时，当车厢温度超过设定温度一定值，压缩机启动；当车厢温度低于设定温度一定值，压缩机停止。这样会造成车厢温度大幅波动，乘客乘坐体验感较差。随着电力电子技术发展，变频器成本越来越低，越来越多的地铁车辆空调转为变频控制，利用变频器改变压缩机转速，调节空调系统制冷量，使车厢温度在一个较小范围内波动。然而空调增加变频器之后，电压谐波干扰问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 也随着而生，例如影响PIS信号、空调异响、烧损压缩机、辅逆误报三相不平衡等。本文对谐波产生原因进行了分析，通过在电源侧设计消谐算法、在设备侧增加交流滤波器、直流电抗的方法，达到降低电源谐波含量的目的。2谐波产生绝大多数的地铁车辆空调不能直接从接触网DC1500V电源直接取电，需要辅助逆变器将DC1500V逆变为三相AC380V电源。在理想条件下，辅助逆变器输出电压是只含有基波分量的正弦电压。由于变频器内部含有不控整流桥，而整流桥输出的脉动电流含有5、7、11次等各次谐波。根据图1，变频器前端输入电流如式1所示：(1)则设备端的电压为：(2)电流施加于变频器的阻抗上，不可避免的产生电压谐波，最终导致辅助逆变器输出电压中含有谐波分量。3解决方案在长沙地铁首列采用变频空调的车辆进行测试，前期项目设计时，没有考虑谐波危害，空调机组内部没有装配交流滤波器以及直流电抗器。开启整列车制冷，压缩机以70Hz运行，测得电压谐波图片如图1所示：图1无谐波抑制方案的变频空调谐波实测值可以看到，变频空调如果没有谐波抑制 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，电压谐波含量是比较高的，电压谐波均值达到13.65，电源品质较差。为降低电网电压的谐波含量，需对辅助逆变器输出侧和空调设备侧进行处理。若要降低或者消除负载电压的谐波分量，可以使辅助逆变器输出电压对空调产生的谐波电压进行补偿，降低5、7、11次等各次电压谐波含量；同时，在空调侧，可以在变频器前端增加交流滤波器，在整流桥后端加入直流电抗器。其原理图如图2所示：图2辅助逆变器驱动空调变频器原理图根据电路原理，对于交流滤波器上的电感，其感抗和电源频率成正比：，频率越高，其感抗越大，可以阻止高次谐波流入电网；对于交流滤波器上的电容，其容抗和电源频率成反比：；同时，交流滤波器内部电路阻抗：，当时，电路的感抗和容抗相等，即在这个频率下，整个电路呈纯电阻特征，可利用此谐振原理，设计好电感和电容参数，可将电路中含量最高的谐波分量滤除。整流桥输出电流要经过直流电抗，由于电感上的电流不能突变，直流电抗可以抑制整流后的纹波脉动分量，使整流后的电流连续不断，也能降低谐波干扰。电感量越大，电压谐波含量越低。但是电感量增大的同时，直流电抗的体积、重量和成本也随之增加，因此，选择3mH的电抗是较为合适的。利用Matlab/Simulink软件对图2变频器部分进行仿真验证，结果如图3所示：图3增加谐波抑制措施前后电压谐波仿真对比不采取谐波抑制措施，电压THD为14.6%，增加交流滤波器和直流电抗器后，电压THD下降至4.07%。4测试验证为验证上述方案的可行性，需对辅逆输出侧的电压谐波含量值进行测试。结合长沙地铁B型车空调电源配置情况，由辅助逆变器厂家提供一台辅逆，空调厂家提供六台空调进行测试，测试地点为长沙地铁某车辆段大修库。将地面电源柜的DC1500V正极通过70mm2电缆接至辅助逆变器正极，将辅助逆变器的负极接至回流轨，并将辅助逆变器良好接地；辅助逆变器输出三相接至3个分线器，通过多根16mm2电缆分别接到3个空调控制盘端子排对应接线点位，再通过专用连接器线束对插到空调重载连接器高压端；同时控制线束也需对插到空调重载连接器低压端；每台空调也需良好接地。实物摆放如图4所示：图4谐波含量测试现场通过空调上位机设定参数的方法，使空调工作在不同工况下，并测试典型工况的波形，测试结果如图5及表1所示：测试1空载测试8一台压缩机55Hz运行测试18两台压缩机55Hz运行测试12辅逆不消谐，两台压缩机55Hz运行图5测试波形表1详细测试结果序号试验方法谐波含量序号试验方法谐波含量1空载，测辅助逆变器三相输出电压及谐波0.9212取消辅助逆变器消谐算法，两台压缩机55Hz运行7.212只开通风机0.953一台压缩机30Hz运行0.9713两台压缩机30Hz运行1.644一台压缩机35Hz运行1.3414两台压缩机35Hz运行3.495一台压缩机40Hz运行1.3715两台压缩机40Hz运行3.446一台压缩机45Hz运行1.7316两台压缩机45Hz运行4.867一台压缩机50Hz运行1.7517两台压缩机50Hz运行3.78一台压缩机55Hz运行1.7318两台压缩机55Hz运行3.99一台压缩机60Hz运行1.8319两台压缩机60Hz运行4.3610一台压缩机65Hz运行2.2620两台压缩机65Hz运行3.8711一台压缩机70Hz运行2.0921两台压缩机70Hz运行3.85为保证测试结果真实有效，每组数据都要在空调运行稳定后，测试3次，取其平均值作为测试结果。变频器在不同输出频率下，自身产生的谐波干扰也不同，滤波器和电抗器抑制谐波的能力也随之不同；两个变频器同时工作时，相互之间的耦合关系也较为复杂，导致电源谐波含量和变频器输出频率并没有简单的线性对应关系。在压缩机最佳工作频率55Hz附近，不管是半冷工况还是全冷工况，谐波含量都非常低，而且在整个变频器工作范围内，电网的谐波含量都比较低，远低于谐波含量＜10%的设计指标。5结束语变频空调对地铁车辆客室温度能够精确控制，给乘客带来更好的乘坐体验，如果空调变频器产生的谐波影响辅助逆变器输出电压品质，带来各种问题，甚至影响列车运营，反而得不偿失，所以需要尽量抑制变频器产生的电压谐波，让所有用电设备能稳定运行。本文吸取既往地铁车辆变频空调项目中谐波抑制的经验，从理论出发，结合仿真研究，综合辅助逆变器厂家和变频器厂家的力量，利用地铁公司车辆段的电源和场地，在空调装车前验证了谐波抑制方案的可行性，避免了装车测试谐波含量不达标带来的各种整改麻烦。Reference：[1]张艳红，罗建军，金涛，等．变频器谐波分析及解决措施［J］．化工自动化及仪表，2014，41(2):219-221．[2]王轶，冯晓云.地铁车辆牵引变频调速系统的设计与仿真[J].电力机车与城轨车辆,2004(27):28-30.[3]何钦，张志山.变频器谐波的危害及防治[J].电机与控制应用,2012,39(11):54-57.[4]王兆安，杨君，刘进军，等．谐波抑制和无功功率补偿［M］．2版．北京:化学工业出版社，2016．[5]梁开义，郑传海，张振涛.地铁车辆变频空调节能改造试验及应用前景分析[J].中城科数（北京）智慧城市规划设计研究中心会议论文集，2017（2）：58-60. -全文完-