變頻器應用中的干擾及其抑制

摘 要：隨著科技的提高，變頻器的應用非常廣泛。而相對的是變頻器在實際工作中發生的干擾問題也非常明顯。變頻器運行過程中存在干擾問題有很多種，要根據實際情況做出準確的判斷。只有對工作原理分析透徹，才能有效的解決問題。下面就變頻器實際應用中產生的各種干擾和抑制方法進行剖析。

關鍵詞：變頻器；干擾；抑制

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 14-0000-01

一、變頻器發展情況

1967年芬蘭研發出了第一臺變頻器，隨著變頻技術的提高，變頻器的應用非常廣泛。變頻器技術迅速被應用到各個行業當中去，變頻器的變頻功能為工業經濟帶來了新的飛躍，它的工作范圍在生活中的各個領域都得到全面地發揮。

變頻器的變頻功能是整合了自動化處理系統以及電力系統、信息采集系統的高端產品。變頻器在實際應用領域中的節約時間，擴大產值，對于大型機械保護尤為突出。而相對的是變頻器在實際工作中發生的干擾問題也非常明顯。下面就變頻器實際應用中產生的各種干擾和抑制方法進行剖析。實際應用的電力系統和基礎設施對變頻器干擾是很嚴重的，變頻器正常動作中產生的非正弦周期信號按傅里葉級數展開，頻率為原信號頻率兩倍及以上的正弦分量。對于其他的電力設施干擾也是非常明顯的。以下三個形態變頻器干擾是最經常出現的方式；信息采集系統的干擾、電力系統干擾、自動化處理系統的干擾

二、變頻器應用中的干擾

電磁波輻射干擾，因為機械外在產生的噪音和非正常信號介入中出現的電磁波輻射干擾，一般情況下是指控制電纜成為天線，通過外在電波在電纜中產生電勢產生的電波干擾。

變頻器的全波整流電路，對電力系統來說是電壓與電流不成線性關系，它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備產生諧波干擾。

變頻器的逆變器在正常動作中內部出現的噪音。所以說變頻器是電磁干擾的主要干擾源。而電力系統在整流回路中，“輸入電流的波形為不規則的矩形波，波形按傅立葉級數分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統。在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3KHZ，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達15KHZ。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接干擾。另外，高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設備。如果不及時解決電力系統中的噪音，變頻器將受到來自電力系統的干擾。

整流電路對變頻器的干擾體現在，電流低壓、電流不穩定、突然性無電流；電流瞬間出現超出穩定值的峰值；電流持續時間極短但數值很高；高頻電流電。其次，兩個信號線之間或者一個信號線和地線之間的干擾。

電磁波干擾的途徑：當變頻器正常工作當中，會出現，非正弦周期電流中以基波以外的頻率形式表現的電流分量，對電力系統的基礎設施干擾非常嚴重。

電磁波輻射：變頻器的外殼如果不是全封閉的情況下，就會通過外殼縫隙向四周輻射電磁波。如果電流峰值高輻射波也高、如果電流峰值低輻射波也低。變頻器的全波整流電路對電力系統的內含整流設備的負載，它所產生的非正弦周期電流中以基波以外的頻率形式表現的電流分量，對電力系統中的基礎設施產生非正弦周期電流干擾。

變頻器的接地保護：變頻器接地不僅僅單純意義上的起保護作用，還有屏蔽線路上高次諧波對逆變觸發脈沖的干擾。還有變頻本身也是輸出脈沖序列，同時也消除對外界的諧波輻射。所以說變頻器是需要接地的。

如果變頻不接地線的話，和地線端子和地線那會出現感應電。嚴格的接地要求是設備與設備之間要用地線連接，并與車間的地線連接。理論上講如果接地理想的話，設備的接地端對地電阻值和電壓值都是為零。在實際工作中，變頻器接地是預防干擾和抑制噪音的最佳手段，正確的接地可以減少噪音的耦合發生，減少外在因素的干擾，增強電網的抗干擾作用。

變頻器的接地可以采取多樣性連接方式，要根據實地現場的情況下做出準確的決定，減少接地不良引發的干擾。工作頻率低的采用單點接地式，以防兩點接地產生共地阻抗的電路性耦合。多個電路的單點接地方式又分為串聯和并聯兩種，由于串聯接地產生共地阻抗的電路性耦合，所以低頻電路最好采用并聯的單點接地式。為防止工頻和其它雜散電流在信號地線上產生干擾，信號地線應與功率地線和機殼地線相絕緣。且只在功率地、機殼地和接往大地的接地線的安全接地螺栓上相連。

三、變頻器的干擾抑制

在安裝基礎設施的時候，變頻器應該安裝在獨立的位置，預防輻射波的干擾產生。在安裝過程中，由于客觀因素的存在；“如安裝位置不理想、室內結構不合理等”，可以采取把容易受到輻射波干擾的，基礎設施與變頻器分開安裝，也可以將不受輻射波干擾的設備安裝在變頻器與容易受輻射波干擾裝置的中間，起到阻隔輻射波的效果。

變頻器電流啟動側，安裝規格要求的空氣斷路器作為對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機。使用過程中不能反復的使用。因為變頻器安裝有濾波電容，反復啟動容易造成內部元器件的故障。

變頻器對電力系統中的干擾。變頻器在正常工作中出現的頻率為原信號頻率兩倍及以上的正弦分量會對電力系統造成影響，容易產生電力峰值不穩。可采取交流電在通過純電阻的時候，電能都轉成了熱能，而在通過純容性或者純感性負載的時候，并不做功。也就是說沒有消耗電能，即為無功功率。當然實際負載，不可能為純容性負載或者純感性負載，一般都是混合性負載，這樣電流在通過它們的時候，就有部分電能不做功，就是無功功率，此時的功率因數小于1，為了提高電能的利用率，就要進行無功補償。調整電網的電壓，提高電網的穩定性。

參考文獻：

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