變頻柜控制系統中的干擾問題剖析

夏 煜

南京高傳電氣有限公司

1 .變頻柜控制系統的主要干擾源

(1)變頻器。變頻器的整流橋對電力系統而言屬于非線性負載，其內部存在鐵磁諧波問題對于電力系統的相關設備及器件產生干擾。此外，變頻器的逆變器主要應用的PWM技術，當系統處于開關模式并進行高速切換狀態時，會出現很多的耦合性噪聲。所以變頻器對于系統中的電氣設備、電子元件而言就是一個電磁干擾器。

(2)供電系統。供電系統的電磁噪聲通過電源電路等路徑對變頻柜控制系統中的設備運行造成干擾，所以其對于系統中的設備來說也是一種干擾源。

2 .變頻柜控制系統的干擾的途徑

變頻器會產生大功率的諧波，易對系統內的相關設備造成干擾。其主要的干擾途徑有：電磁輻射、傳導、感應耦合。其主要有以下表現：

(1)電磁輻射。變頻器如果不具良好的金屬外殼進行封閉，便可通過空間向外發射電磁波。如果孔洞尺寸與電磁波波長相近，也會成為干擾輻射源對周圍產生輻射。同時變頻器外部輻射對于其正常運行也會產生干擾。

(2)電路傳導。在變頻柜控制系統中，電磁發出的干擾能夠通過阻抗耦合或接地回路耦合促使干擾進入電路中。其與輻射造成的干擾相比，傳播時間長、波及范圍廣。

(3)感應耦合。變頻器對附近的電路產生感應耦合，能夠感應出干擾電壓及電流。而供電系統內的干擾信號也會通過這種干擾途徑對系統內運行的設備產生影響。

3 .變頻柜控制系統中干擾問題的分析

變頻柜控制系統的干擾現象更多地體現在電機運行方面。例如：電機在運行過程中無征兆停機、運行速度不穩定、停止開關無效等情況，都是因為受到干擾的影響。

(1)供電電網對系統設備的干擾。在變頻柜控制系統中，出現電機無法正常停止運行現象，檢測信號屏蔽層已接地，通過降低載波頻率及在變頻器輸入側及輸出側增設磁環濾波器等方式沒有發揮任何效用。只要將兩者在設置過程中拉開一定的距離，即可有效的避免干擾出現。

(2)變頻器對系統微控制器的干擾。在變頻柜控制系統中，開啟變頻器后系統的運行程序便會失去控制。對于此種現象進行分析可知：在變頻系統調試過程中，內部設置了多臺變頻器，其可通過外部0-10V信號給定運轉頻率。由此可見，變頻器對電網電壓產生了干擾，而設置交流電抗器后，能夠不斷地強化變頻器供電電源的內阻抗，有效的控制了電網諧波電流。

(3)變頻器對電機的干擾。在變頻柜控制系統中，啟動變頻器后電機停止運行。針對此種現象進行分析：微控制器提供的變頻器信號正常，但是變頻器的輸出端因干擾問題無信號輸出。只需在變頻器的輸出位置上并聯0.01uf電容后，電機便可正常運行。

圖1 變頻器對電機干擾處理

4 .變頻柜控制系統抗干擾對策

變頻柜控制系統中出現然擾的三因素為：干擾源、干擾途徑、易干擾設備。要想降低干擾問題產生的影響，就要在抗干擾與防干擾方面進行思考，清除干擾源、切斷干擾源的傳播途徑、增強系統設備的抗干擾強度。具體的應對方式有：

①隔離：在變頻柜控制系統的電源及放大器上增設電源噪聲濾波器，可有效防止干擾。②濾波：在變頻器輸入、輸出位置上設置濾波器。若線路中存在易干擾設備，需在其電源線路上設置電源噪聲濾波器，避免其受到干擾。③屏蔽：應用金屬外殼的變頻器禁止電磁干擾輸出；變頻器的輸出線可通過鋼管屏蔽；變頻器信號現可應用較短的屏蔽線，變頻控制系統的信號線與主電路線、控制線設置于不同的線管內可屏蔽干擾；系統控制方面可通過設置接地的屏蔽裝置進行抗干擾。④接地：有效的接地能夠避免系統內部噪聲的耦合，也能有效的組織干擾的進入，如此便能夠增強系統的抗干擾強度。⑤使用電抗器：在變頻器輸入電路內設置電抗器是抗干擾的最好方式?？稍陔娫磁c變頻器的從輸入線路中設置交流電抗器，能夠提升功率因數，緩解電流對變頻器的沖擊，減輕電源電壓不穩產生的影響。在整流橋與濾波電容間設置直流電抗器，可一定程度上減輕輸入電流對系統的影響。即使功能少，但其結構簡單、體積輕小，便于安裝。⑥合理布線：布線合理能夠起到良好的抗干擾功效，且系統內的電源線與信號線需要與變頻器的輸出、輸入線保持一定距離。

圖2 ：變頻柜控制系統屏蔽抗干擾

結束語：

在工廠電力系統中，變頻柜控制系統應用較為普遍，并在其中發揮了重要作用，其具備的便捷性、實用性、節能性、可控性等優勢，使其在相關應用領域廣受好評。但是在實際的應用過程中，因各種因素導致其存在干擾問題，對系統的運行帶來嚴重的影響。以上通過對干擾問題的詳細分析，并制定了有針對性的解決對策，使其能夠有效地阻止干擾影響，并發揮出應有的效用。

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