对矿用软起动器谐波问题的探讨

【摘要】针对矿用软起动器产生的谐波被忽略的问题，文章从矿用软起动器谐波产生、谐波影响、谐波治理等方面进行了分析及总结，希望大家也能更加重视对矿用软起动器谐波的谐波问题。

【关键词】矿用;软起动器;谐波

前言

随着矿井对节能要求的提高，可实现电机软起的矿用变频器、软起动器在煤矿井下得到大量使用。由于大家越来越重视矿用变频器的谐波问题，却忽略了同样采用采用晶闸管交流调压的矿用软起动器的谐波污染问题。下文将从软起动器谐波的产生、危害治理等方面探讨矿用软起动器的谐波问题，希望引起大家的重视。

1.矿用软起动器谐波的产生

1.1 矿用软起动器的工作原理

矿用软起动器工作主要分软起过程和软起后的工作过程。根据电气原理图1软起动器的软起过程主要是通过调节三对反并联晶闸管的导通角，在起动时使电机的定子电压由某个初始值平滑上升到额定电压，在此过程中将起动电流限制在一定范围内，实现电机软起;起动以后，通过软起控制器实现对电机断相保护、过、欠压保护、短路保护、漏电保护、过载保护、晶闸管超温保护、远程通讯和故障诊断及报警等功能，

图1 矿用软起动器电气原理图

1.2 矿用软起动器谐波的产生

通过上文可知，矿用软起动器的工作过程主要包含软起和软起后的工作状态。在其软起的过程主要是通过晶闸管调压来实现的。而晶闸管电路调压主要由移相调压（即改变门极脉冲相位调节输出电压）和斩波调压（即通过元件占空比来调节输出电压）两种。因矿用软起动器的晶闸管工作频率不高，也不能自行关断，一般采用移相调。而移相调容易使矿用软起动器从电网中吸收的波形变成缺角的正弦波，而另外缺角部分的正弦波由于没有被矿用软起动器吸收，则变成了谐波对电网产生危害，这样在软起动器的软起阶段大量的谐波就产生了。在软起器实现软起功能后，通过主回路接触器的吸合，采用工频电对电机供电进行工作，同时通过控制变压器将工频电压转换成软起控制器所需的控制电压实现电机的保护及其它控制功能，这部分工作过程产生的谐波对电网或其它设备影响较小，因此矿用软起动器的谐波主要产生在其软起过程。

2.矿用软起动器产生的谐波影响

矿用软起动器谐波对矿井的电网及电器设备会产比较高的影响，具体见下文几个方面。

（1）使井下配电装置、馈电开关等电网供配电产品或电机等用电产品增加额外附加损耗。更为严重的是当谐波电流频率是基本数倍时，会使电流流过的导电体对谐波电流的阻抗增大，从而使相关设备的损耗增加，甚至会使设备异常发热。

（2）影响其它具有保护和自动功能设备的可靠性。矿用软起动器谐波通过对电网的影响简介会影响这些产品的保护性能，有时会导致这些产品误动作或拒绝动作;

（3）使煤矿井下的通信产品不能正常工作。煤矿井下电网传输的功率可能是井下通讯产品的功率的好几十万倍，容易使井下电网相关谐波幅值电流比较大的线路在磁场耦合下，使通信线路产生“噪声”，轻者影响通讯质量，重者可能使通信产品完全不能的正常工作。

3.软起动器谐波的治理

一般对井下谐波干扰的治理主要有提高收谐波干扰产品的的抗干扰能力，减少谐波源头等方式。对于软起动器来说，建议设计人员在进行设计从源头上采用一定的消谐措施如增加无源或有源滤波器的方式，减少谐波对电网的影响。

将一定要求的电感、电阻和电容元器件进行组合的无源滤波器，并联在谐波源电路上，可以在阻抗分流回路分出一个低阻抗支路，降低电网上谐波电流的幅值。尽管这种滤波器滤除谐波的次数是特定，且有时会与电网系统阻抗发生谐波电流成倍放大的并、串联谐振，从而无源滤波器不能正常工作，严重时引起事故等缺点。但无源滤波器结构简单，成本低，技术成熟，方便维护优点，使其是抑制谐波的常用方法之一。有源滤波器是一种能动态抑制谐波的设备，具有较高的可控性和快速响应性，因此其具有以下优点。

（1）能对频率和大小都变化的谐波和无功电流进行动态补偿，且补偿的相应速度快。

（2）不受谐波波次限制，抑制谐波范围广，可同时多个谐波源或无功功率集中治理;同时对谐波和无功功率进行补偿。

（3）能跟踪电网频率不易与电网阻抗产生谐振。

相比较无源电力滤波器而言，有源滤波器具有一定的技术优势，但有缘滤波器本身受电容或电感等器件选型的影响较大。比如对于有源滤波器来说若选择电容的太小会使主电路直流侧产生过大的电压波动使补偿效果收到一定的影响;若选择的电容过大，会使主电路直流侧的电压动态响应变慢。而且有源滤波器的控制复杂导致成本较高，使其在煤矿中的推广收到一定的限制。当然在实际谐波治理过程中应考虑治理效果、成本合理选择方案，才能经济又实惠的有效降低谐波的影响。

4.结论

通过对软起动器谐波的产生、危害、治理等方面对矿用软起动器的谐波问题进行了分析并总结，希望相关认证单位能重视矿用软起动器的谐波问题，同时为设计人员在设计时减小谐波的干扰提供一定的技术基础。

参考文献

[1]李永刚.交流电机软起动器应用若干问题分析[J].电力电子技术，2006，4：107-108.