變頻器應(yīng)用中的干擾問題及其對策

　　摘要：文中主要介紹了變頻器的干擾的形成、來源、途徑，以及防止干擾的對策及其在實際應(yīng)用中幾種有效的抗干擾措施。
　　關(guān)鍵詞：變頻器；電磁干擾；抗干擾
　　
　　一、變頻器干擾的來源
　　
　　首先是來自外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備，非線性負載及照明設(shè)備等。這些負荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對電網(wǎng)中其它設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后若不加處理，電網(wǎng)噪聲就會通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源的干擾對變頻器主要有：（1）過壓、欠壓、瞬時掉電；（2）浪涌、跌落；（3）尖峰電壓脈沖；（4）射頻干擾。
　　1、晶閘管換流設(shè)備對變頻器的干擾
　　當供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有容量較大的晶閘管換流設(shè)備時，由于晶閘管總是在每相半周期內(nèi)的部分時間內(nèi)導(dǎo)通，容易使網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)凹口，波形嚴重失真。
　　2、電力補償電容對變頻器的干擾
　　許多用戶都在變電所采用集中電容補償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)，在補償電容投入或切出的暫態(tài)過程中，網(wǎng)絡(luò)電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值，其結(jié)果是可能使變頻器的整流二極管因承受過高的反向電壓而擊穿。
　　其次是變頻器自身對外部的干擾。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負載，它所產(chǎn)生的諧波對同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外變頻器的逆變器大多采用pwm技術(shù)，當工作于開關(guān)模式且作高速切換時，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。
　　（1）輸入電流的波形，變頻器的輸入側(cè)是二極管整流和電容濾波電路。顯然只有電源的線電壓ul大于電容器兩端的直流電壓ud時，整流橋中才有充電電流。
　?。?）輸出電壓與電流的波形，絕大多數(shù)變頻器的逆變橋都采用spwm調(diào)制方式，其輸出電壓為占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形式形波；由于電動機定子繞組的電感性質(zhì)，定子的電流十分接近于正弦波。
　　
　　二、干擾信號的傳播方式
　　
　　變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，由于功率較大，對其它設(shè)備干擾性較強，其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分傳導(dǎo)（即電路耦合）、電磁輻射、感應(yīng)耦合。
　　1、電路耦合方式，即通過電源網(wǎng)絡(luò)傳播。由于輸入電流為非正弦波，當變頻器的容量較大時，將使網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生畸變，影響其他設(shè)備工工作，同時輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動的電機銅損、鐵損大幅增加，影響了電機的運轉(zhuǎn)特性。
　　2、感應(yīng)耦合方式，當變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設(shè)備的電路挨得很近時，變頻器的高次諧波信號將通過感應(yīng)的方式耦合到其他設(shè)備中去。感應(yīng)的方式又有兩種：a、電磁感應(yīng)方式；b、靜電感應(yīng)方式。
　　3、空中幅射方式，即以電磁波方式向空中幅射，這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式。
　　
　　三、變頻調(diào)速的抗干擾對策
　　
　　據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾（emi）須具備三要素：電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的。為防止干擾，可采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。（1）所謂干擾的隔離，是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。（2）在線路中設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導(dǎo)干擾到電源從電動機。（3）屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏;輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線盡可能短（一般為20m以內(nèi)），且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路線（ac380v）及控制線（ac220v）完全分離，決不能放于同一配管或線槽內(nèi)，周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。（4）正確的接地既可以使有效地抑制外來干擾，又能降低設(shè)備本身對外界的干擾。在實際應(yīng)用中，由于電源零線（中線）、地線（保護接地、接地）不分、控制屏蔽地（控制信號屏蔽地和主電路導(dǎo)線屏蔽地）的混亂連接，大大降低了的穩(wěn)定性和可靠性。（5）采用電抗器。在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波分量（5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等所）所占的比重是很高的，它們除了可能干擾其他設(shè)備的正常運行之外，還因為它們消耗了大量的無功功率，使線路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　通過對變頻器應(yīng)用過程中干擾的來源和傳播途徑的分析，提出了解決這些問題的實際對策，隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用，重視變頻器的emc要求，已成為變頻調(diào)速傳動設(shè)計、應(yīng)用必須面對的問題，也是變頻器應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵之一。變頻器存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。
　　
　　參考文獻：
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