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驱动钻机管理体系的抗谐波干扰结构的研究

基础知识 | 工控家2018-09-26 10:58人气:149

 当钻具在井下几千米时停止转动,容易造成卡钻等事故。因此,解决电驱动钻机电网谐波的电磁干扰问题,提高钻机的可靠性就显得迫在眉睫。干扰谐波产生的原因电驱动钻机基本上采用整流器或变频器来控制电动机运转,而整流器、变频器都是变流控制装置,当调整给定信号大小,在SCR控制系统中产生可移相脉冲,该脉冲在0180b范围(理想情况下的调整范围,实际范围要小些,且不同电路有差异)内控制SCR导通或关闭,使正弦波的某一部分被斩波,从而调整SCR(或IGBT)输出的大小,实现所希望的转速或扭矩。

  当电网足够大,而SCR负载又很小时,对电网的影响会较小,不会出现波形畸变。但电驱动钻机的电网负载80%左右是需经三相可控整流而拖动的负载,含有3、5、7次及以上的奇次谐波,因此由SCR的斩波特性决定了在电驱动钻机的电源波形上必然会出现、2所示的畸变。为了消除这些噪波干扰,有必要设计一种滤波装置将100、150、200、250、300、350、450Hz等的杂波滤出。其中150Hz和300Hz是主要的干扰源,1000Hz以上的大部分来自变频器。

  滤波装置的设计为了保证电驱动钻机正常可靠运行,防止谐波对控制系统造成危害。电网电源经隔离降压,噪波消耗,RLC多级滤波,电路寄生电感消除,10020000Hz杂波消除,过压保护等处理后得到了质量很好的正弦波,最后才作为控制系统的电源。

  滤波电路工作原理600V波形畸变的电源通过保险F1、F2进入变压器T,经隔离降压,通过电阻R2后进入由RLC组成的多级滤波,噪波被滤除,波形在各级得到改善,最后得到质量较好的正弦波电源。D1、D2、D3、D4、C10、C11、C12、C13组成浪涌脉冲抑制电路,可防止因操作引起的脉冲干扰进入PLC电源,RY为压敏电阻,防止进入PLC的电源电压过高。被滤除的噪波在R2上以发热的方式消耗掉。

  净化效果该滤波装置于2000年2月9日投入使用。首先用手触摸PLC的外壳,安装净化装置前设备运行时PLC的各部件较烫手,安装净化装置后,运行一段时间不能感觉到PLC部件的温度,净化效果非常突出。后用示波器对电源进行测量,在的a、b两点测到电源波形与一样。经过滤波装置净化后,在的a、c两点测得被滤除的噪波。

  该干扰噪波通过R2、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9等元件,在电阻R2上发热消耗掉,在c、d两点测得净化后进入PLC的电源波形如所示。这是一个恢复得较好的电源波形。波形严重畸变的电源,经滤波装置净化后,波形已经是没有谐波毛刺的正弦波了。表明电源中的谐波已清除,达到了净化电源的目的。

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