變頻器應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用中幾種有效的抗干擾措施。
　　關鍵詞：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的干擾。電網中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網中存在大量諧波源如各種整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備，非線性負載及照明設備等。這些負荷都使電網中的電壓、電流產生波形畸變，從而對電網中其它設備產生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網的干擾后若不加處理，電網噪聲就會通過電網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、晶閘管換流設備對變頻器的干擾
　　當供電網絡內有容量較大的晶閘管換流設備時，由于晶閘管總是在每相半周期內的部分時間內導通，容易使網絡電壓出現凹口，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的方法來提高功率因數，在補償電容投入或切出的暫態過程中，網絡電壓有可能出現很高的峰值，其結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。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波對同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。另外變頻器的逆變器大多采用pwm技術，當工作于開關模式且作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。
　　（1）輸入電流的波形，變頻器的輸入側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。
　　（2）輸出電壓與電流的波形，絕大多數變頻器的逆變橋都采用spwm調制方式，其輸出電壓為占空比按正弦規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，定子的電流十分接近于正弦波。
　　
　　二、干擾信號的傳播方式
　　
　　變頻器能產生功率較大的諧波，由于功率較大，對其它設備干擾性較強，其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分傳導（即電路耦合）、電磁輻射、感應耦合。
　　1、電路耦合方式，即通過電源網絡傳播。由于輸入電流為非正弦波，當變頻器的容量較大時，將使網絡電壓產生畸變，影響其他設備工工作，同時輸出端產生的傳導干擾使直接驅動的電機銅損、鐵損大幅增加，影響了電機的運轉特性。
　　2、感應耦合方式，當變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設備的電路挨得很近時，變頻器的高次諧波信號將通過感應的方式耦合到其他設備中去。感應的方式又有兩種：a、電磁感應方式；b、靜電感應方式。
　　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、變頻調速的抗干擾對策
　　
　　據電磁性的基本原理，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，使它們不發生電的聯系。（2）在線路中設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），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，周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽。（4）正確的接地既可以使有效地抑制外來干擾，又能降低設備本身對外界的干擾。在實際應用中，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線屏蔽地）的混亂連接，大大降低了的穩定性和可靠性。（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，使線路的功率因數大為下降。在輸入電路內串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。
　　
　　四、結論
　　
　　通過對變頻器應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，隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，重視變頻器的emc要求，已成為變頻調速傳動設計、應用必須面對的問題，也是變頻器應用和推廣的關鍵之一。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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