頻器應用中的干擾及抑制措施

摘要:隨著生產技術的不斷發展，直流拖動的薄弱環節逐步顯露出來。人們開始轉向結構簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉的異步電動機。但異步電動機的調速性能難以滿足生產的需要。于是，從20世紀30年代開始，人們致力于交流調速技術的研究，然而進展緩慢。在相當長的時期內，直流調速一直以其優異的性能統治著電氣傳動領域。20世紀60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術、控制技術和微電子技術的飛速發展，使得交流調速性能可以與直流調速相媲美。目前，交流調速已進入逐步代替直流調速的時代。

關鍵詞:抗干擾措施;恒壓供水系統;變頻器

中圖分類號:TP

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)13-0337-02

1 系統硬件抗干擾措施

1.1 干擾來源

變頻器內部含有整流電路，眾說周知整流電路是高次諧波源，所以系統就不可避免的產生高次諧波，通常變頻器的整流電路是由三相整流橋組成。根據高次諧波的級數理論，n=p·k+1(p=脈沖數，k=1，2，3……)，通用變頻器中三相整流器產生5次，7次，9次，11次，13次……高次諧波。

1.2 危害

諧波夾雜在基波當中，對電氣設備的危害是十分嚴重的。諧波電流通過變壓器，可以使變壓器鐵心損耗明顯增加;諧波電流通過水泵電機，不僅會使電機的鐵心損耗增加，而且會使電機的轉子發生振動現象，影響正常供水;諧波還可以使感應式電能表計量不正確，會給自來水廠造成不必要的經濟損失。

1.3 抑制

由于諧波的危害很大，所以在供水系統中必須采取一定的措施最大限度的消除諧波，對于變頻器的諧波抑制技術，有以下幾種:

(1)高功率因數變換器:變頻器自身完成諧波抑制。

(2)AC電抗器:在變頻器電源測安裝AC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。

(3)DC電抗器:在變頻器的中間直流電路中安裝DC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。

(4)AC電抗器和DC電抗器:在電源側安裝AC電抗器，并且在中間直流電路中安裝DC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。我廠恒壓供水系統采用第三種諧波抑制錯失，加裝抑制裝置后的電路圖如圖1所示。

在供水系統中的干擾除了諧波，還有噪聲。變頻器產生的噪聲概略劃分為:變頻器來的直接輻射噪聲、變頻器主電路連接電線噪聲、電磁感應噪聲、靠近主電路電線周圍設備的信號線靜電感應噪聲以及通過電源回路傳播的噪聲。

2 系統軟件抗干擾措施

軟件干擾主要是來自壓力變送器和水位傳感器傳來的信號持續的時間，例如壓力上限只維持1秒的時間，這時如果采取增加電機勢必會增加不必要的麻煩，為此可以采用定時器延時一定的時間進行監控，這樣就給系統留有一定的動作時間。

3 變頻器在我廠恒壓供水系統中

我廠恒壓控制系統具有控制水泵出口總管壓力恒定的供水功能，系統通過安裝在出水管道上的壓力傳感器，實時將非電量的壓力信號轉換為電信號，輸入可編程控制器的輸入模塊，經CPU運算處理后與設定的信號進行比較運算，得出最佳的運行工況參數，有系統的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設定值，控制泵站的投運臺數及變量的運行工況。

3.1 系統優點

(1)軟起、軟停:由于系統采用變頻調速，可以通過設置變頻器的參數來設定電機到達最高頻率的時間和和變頻器運行頻率降至0的時間(臺達變頻器可以通過設定P03，P147，P14，P111，P10，P11或者P12，P13)。較之以往的啟動和制動方式具有方便快捷，降低損耗，節約成本的特點。

(2)多段速運行:通過變頻器的參數設置(臺達變頻器可以通過設P40，P41，P42，P17，P18，P19，P20，P21，P22，P23)可以實現多段速運行，多段速運行使供水系統能夠對壓力的變換做出更加靈敏的反映，可以更好的滿足用水需求，大大節約了水資源和經濟成本。

(3)節能:由于采用變頻調速，使電機的轉速根據需要確定相應轉速，從而節約了大量電能，降低了成本損耗，具有良好的經濟和社會效益。

(4)“休眠功能”:系統運行時經常會遇到用戶用水量減小或不用水(如夜晚)的情況，這時為了節約水資源，我廠系統可以通過設置變頻器的相應參數(臺達變頻器通過設置P136，P137，P138)，當變頻器的輸出頻率低于設定的休眠頻率時，變頻器會自動停止，即所謂的“休眠”;當變頻器的輸出頻率高于蘇醒頻率時，變頻器又會自動啟動，同樣達到節約能源的目的。

(5)通訊功能:我廠系統具有與計算機的通訊功能，PLC變頻器均有RS485接口，計算機可以與一臺或多臺系統通訊，并且通過現場總線技術實現供水系統的網絡化控制，實時監測:電流、電壓、頻率、轉速、壓力等也可以控制變頻器

的各項參數，從而為供水系統的網絡化控制提供極大的便利。

3.2 系統改進

(1)抗干擾能力差:由于外界各種各樣的影響，傳感器傳輸給PLC的模擬電流信號(4-20mA)中難免有干擾信號，有時會很大，從而影響恒壓控制的精確性。為此可以考慮采用智能儀器來代替壓力傳感器，因為智能儀器不僅能提高壓力信號的測量精確度，而且采用數字濾波，使系統可以獲得更高質量的壓力反饋信號，使恒壓控制更加精確。

(2)軟件改進:在實際運行中，3臺水泵的工作情況相當復雜，相應的控制程序也很復雜。例如:添加電機的情況就有六種:1#-2#、1#-3#、2#-1#、2#-3#、3#-1#、3#-2#。我廠系統的程序包含啟動和運行以及電機切除子程序，所以程序也應我廠相應改變，由于本人的編程水平有限，改控制程序尚待改進。

總而言之，我廠恒壓控制系統實現了恒壓控制、變頻調速以及節能的目的，達到了預期的目的，相信通過改進本控制系統會更加優越。

4 結語

變頻器技術的另外一個層面是應用技術。多年來，國家經貿委一直會同國家有關部門致力于變頻器技術的開發及推廣應用，在技術開發及技術改造方面給予了重點扶持，組織了變頻調速技術的評測推薦工作，并把推廣應用變頻調速技術作為風機、水泵節能技改專項的重點投資方向，1995-1997年，3年間我國風機、水泵變頻調速技術改造投入資金3.5億元，改造總容量達100萬千瓦，可年節電7億度，平均投資回收期約2年。據有關資料表明，我國變頻調速技術應用已經取得了相當大的成績，每年有數十億元的銷售額，說明我國的變頻器應用已非常廣泛。從簡單的手動控制到基于RS一485網絡的多機控制，與計算機和PLC聯網組成復雜的控制系統。在大型綜合自動化系統，先進控制與優化技術，大型成套專用系統，如連鑄連軋生產線、高速造紙生產線、電纜光纖生產線、化纖生產線、建材生產線等，變頻器的作用是電氣傳動控制，其控制的復雜性、控制精度和動態響應都有很高的要求，已經完全取代了直流調速技術。近年來，變頻器在功能上，利用先進的控制理論，開發出了諸如卷取、提升、主從等控制功能，使應用系統的構成更加方便和容易，使變頻器的應用技術提高到一個新的水平。

參考文獻

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