变频器过电压理论研究

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摘要：本文从实际出发较系统地分析了变频器在运行中可能出现的几种过电压以及抑制方法，可以较好地应用在变频器的设计和使用过程中，保护变频器的安全。

关键词：变频器变压器过电压研究

abstract：

Thetechnologyarticleanalysesmanifoldover-voltagesbythenumbers
wheninverterworking,andanalyseshowrestrainover-voltage.These
methodsrestrainingover-voltageareusefulindesigningandusing
inverterandprotectsafetyofinverter.
Keywords：invertertransformerover-voltageresearching

在我们的实际工作中，经常会碰到各种各样的过电压，特别是高压大功率变频器中使用了功率较大的变压器，在运行时可能出现各种过电压而引起系统运行异常，需要我们对这些过电压进行限制或克服。
下面我们对变频器在运行中可能出现的过电压进行分析：
一、分断空载变压器出现的过电压
按照截流过电压形成的理论，当断开空载变压器时，变压器电感中的电流不能突变，其中存储的磁场能量，在变压器励磁电感L和对地电容间形成振荡，从而出现过电压。
设计得移相变压器最大过电压峰值为：
Um=14.51.414Un=123KV
由以上计算知道，由于变频器中得变压器在分断时会产生很高的分断过电压，因此必须想办法吸收这些过电压。

二、合空载变压器产生的过电压
对于合空载变压器产生涌流过电压，理论上只有在做变压器空合闸试验中出现，而在实际的变频系统中基本上是不存在的，因为变压器基本上都是带负载合闸。
我们在实际试验中合空载变压器曾检测到数倍于电源电压的过电压，其物理原理为：空载变压器仍可等值于一个励磁电感与变压器本身的等效电容的并联，如果变压器的中性点不接地，开关又是非同期合闸（一相或两相先合），由于馈线电容、变压器对地电容、纵向电容与变压器电感产生振荡，结果产生较高的过电压，特别是后合相及变压器中性点过电压较高。其等值运算和过电压波形.
一般情况下，在合闸的瞬间由于电磁场由零磁通突然产生变化，根据电磁感应定律，通过分布参数会产生自激振荡，如果在合闸瞬间的频率和幅值刚好满足自激的条件，变压器会产生较高的自激电压而产生较高的过电压，由于变压器等效电路中的电阻对自激能量的吸收作用，这个电压会在合闸后数周波或者几秒内逐步衰减到零，但是对于特别大的变压器，这个减幅振荡可能会维持数秒钟，合闸瞬间的自激电压及减幅振荡波形如下图2，因此对于合闸中的涌流过电压也因该引起高度重视。
某供电所对一台S-90000/220变压器进行了空合闸试验，对过电压进行了实测。
中性点过电压KV234倍数1.84uφ
未合相过电压KV528倍数2.95uφ
断路器，不同期时间20ms；
中压侧过电压倍数3.1倍；
低压侧过电压倍数6.2倍。
由此得出结论：变压器中性点不接地，断路器三相非同期合闸时过电压很，高尤其是后合闸的线圈。变压器副边（低压侧）过电压倍数很高。
对这类过电压改善办法：
1.中性点接地，或先将中性点刀闸合上后再合变压器，最后断开中性点。
2.改善断路器的同期性，防止非同期合闸引起较高过电压。

三、变压器带单元合闸产生的过电压
根据上述理论分析及案例我们知道，变压器带上负载后合闸也会产生过电压，只是相对空载时要小些。在我们的真实负载中有比较大的电容，由于电容的储能不会突然增加，再加上输送电缆在传输高频率的振荡电压时有分布对地电容，这些电容对过电压有吸收作用。这两者的共同作用使变压器在合闸过程中的过电压受到抑制，但是有时候其数值仍然很高，甚至有可能高出元件的耐压值，这是很危险的。因此我们采用增加器件耐压和增加过电压吸收电路的办法克服合闸过电压。

四、整流元件的换向过电压
五、过电压的抑制
1.变频器移相变压器的分断过电压抑制
对于变频器移相变压器的分断过电压，我们采用阻容吸收网络和氧化锌避雷