變頻器應用中的干擾問題及解決方法

李成軍

摘要：變頻器有著諸多的優點，因此變頻器在工業中的應用越來越廣泛，隨之其干擾問題逐漸引起人們的重視。本文重點介紹了變頻器應用中干擾產生的來源及傳播途徑，提出了抗干擾的解決方法，并闡述了在變頻器應用系統設計和安裝中減小干擾的具體措施和方法。

關鍵詞：變頻器應用干擾方法

中圖分類號：TD611 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0088-01

1變頻器的應用

現代化的工業擁有許多大型電子電氣設備。由于電子電氣設備工作的特點，要求電動機必須具有超強的調速功能。以前，交流電動機調速一直是個難題，調速性能要求比較高的電動機都采用直流調速的方式，但直流調速機有著諸如調速機體積大、噪聲大、維修困難、耗電量大等缺點，逐漸不再適應生產的需要。

變頻器調速技術融合了自動化、微電子、電氣等多種高新技術。由于其采用軟啟動，可以減少設備和電機的磨損，從而延長了設備和電機的壽命。變頻調速機的應用不但可以提高生產機械的精度、生產效率和產品質量，有利于實現生產過程的自動化，而且變頻調速系統還具有顯著地節能效果。隨著變頻器技術的發展，變頻器在交流電動機中的使用越來越多，逐漸替代了直流調速機等其他調速設備。

2應用中出現的問題及解決方法

隨著變頻器的廣泛應用，隨之出現的問題也越來越多。主要表現在：電磁干擾、振動、發熱等方面。本文針對以上問題進行分析并提出相應解決方法。

2.1 電磁干擾

2.1.1 主要電磁干擾源和干擾途徑

電磁干擾是以外部噪聲和無用信號的形式在接收中所造成的干擾。主要包括外部組件對變頻器的干擾和變頻器對外部組件的干擾兩個方面。其干擾途徑主要分電磁輻射、傳導和感應耦合三種。

（1）外部組件對變頻器的干擾。變頻器的整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備、照明設備等對整個局域電網來說是非線性負載，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。主要是這些負荷都使電網中的電壓、電流產生波形畸變，從而對電網中其他設備產生有害的干擾。變頻器的供電電源受到電網中畸變的波形干擾后，若置之不理，電網噪聲就會通過電網電源電路干擾變頻器，使其不能正常工作。

（2）變頻器對外部組件的干擾。變頻器相對整個局域電網來說也是非線性負載，因此變頻器也對周圍其他組件產生干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當工作于開關模式并作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對居于電網內其他的電子、電氣設備來說也是一個電磁干擾源。

2.1.2 抗電磁干擾的措施

產生電磁干擾必須同時具備電磁干擾源、干擾途徑、對易受干擾的組件三個要素。電磁干擾源和易受干擾的組件都是電網系統中不可缺少的部分，為防止干擾，主要是采用硬件抗干擾措施切斷干擾的傳播途徑或者直接在干擾源上采取措施直接切斷或減弱干擾源的干擾外泄。其他的輔助措施還有采取措施降低易受干擾組件對干擾信號的敏感性。

具體措施在工程上可采用空間隔離、加裝濾波裝置、干擾信號屏蔽、正確接地等方法。

（1）空間隔離。在實際的工程布局時，最好將變頻器單獨放置，盡量將變頻器遠離其他易受干擾的設備，使其產生的電磁干擾在到達最近的電子設備的時候減弱至影響可忽略的程度。但是由于受區域面積的限制，單獨放置的變頻器顯然不太現實，應盡量將易受干擾的弱電控制設備與變頻器分開放置，中間布局不易受干擾的其他設備，比如將動力配電柜放在變頻器與弱電控制設備之間以減小干擾的影響。

（2）濾波裝置。變頻器在實際工作中產生大量高次諧波，對局域電網及其組件產生嚴重干擾，使電網波形嚴重變形，可能造成電網壓降過大。由于電網功率因數較低，大功率的變頻器更容易產生更大的影響。主要的解決方法是采用無功補償裝置，調節功率因數，還可以在變頻器輸出側和輸入側加裝濾波器來減弱電磁干擾通過電源線傳導到電源和電動機。

（3）干擾屏蔽。最好的屏蔽方式變頻器完全封閉在金屬殼內，然后金屬殼再接地，這樣基本上就能保證變頻器對外界的輻射干擾減小到最小值，使其對電子線路和設備的影響減到最低。另外，變頻器是由極精細的微處理器等集成電路組成的，對其他組件產生的電磁干擾比較敏感，很容易由此引起嚴重的錯誤。其他組件的電磁干擾從變頻器控制電纜為途徑進入，所以要對電纜采取較強的抗干擾措施。一般措施是：模擬量控制線路一定要使用屏蔽線，屏蔽層。靠近變頻器一側應接控制電路的公共端，而不能接在變頻器的接地端或者直接接地。屏蔽層的另一端懸空處理就可以。

（4）正確接地。正確的接地方式對變頻器的正常運行至關重要。當變頻器與其他設備或多臺變頻器同時需要接地時，所有設備應單獨分開接地，而不能將一臺或者多臺設備的接地端連接后再接地。這樣就減少了變頻器和其他設備之間的相互干擾，使變頻器和其他設備能夠正常工作，發揮更好的作用。

2.2 振動干擾

變頻器運行時產生的高次諧波引起的磁場會對許多機械部件產生電磁策動力，策動力的頻率如果和某些機械部件的頻率接近或相等，就會產生電磁原因導致的振動。

減弱或消除振動的方法主要是在變頻器和電動機之間接入交流電抗器，主要是為了減弱變頻器輸出電流中的高次諧波。此電抗器一定要安裝在距離變頻器最近的地方，以減少引線的距離。

2.3 發熱問題

由于變頻器長時間工作和部件老化等原因不可避免的產生多余的不能擴散的熱量會給變頻器帶來很嚴重的問題，其中98%的熱量是主電路產生的，其他部分產生的熱量很少。為保障變頻器正常可靠地運行，必須對變頻器進行降溫。主要方法有以下幾點。

（1）采用風扇散熱。利用變頻器箱體的內部風扇可將變頻器內部的熱量帶走。也可以在設備機房設置循環風扇通過循環風來給變頻器降溫。

（2）調節環境溫度。變頻器是極精細的電子設備，包含多種電子元件和電解電容等組件，溫度的高低直接影響著其使用壽命的長短。一般變頻器的運行環境一般要求在-10～50℃之間，如果能降低變頻器運行的環境溫度，既延長了變頻器的使用壽命，又能保障設備性能的穩定。所以比較重要的設備機房都會設有專門的散熱冷卻系統，主要包括加裝空調、加裝風道、加裝水冷設備。

3結語

通對變頻器運行過程中存在的干擾問題的分析，提出了解決這些問題的實際方法和措施。隨著變頻器相關技術的發展，變頻器應用存在的干擾問題有望通過變頻器本身的設計來解決。

參考文獻

[1] 范錫普.發電廠電氣部分[M].北京：水利電力出版社，1987.

[2] 王維儉.電力系統繼電保護基本原理[M].北京：清華大學出版社，1991.

[3] 吳忠智，黃立培，吳加林.調速用變頻器及配套設備選用指南[S].北京：機械工業出版社，2006.

[4] 吳忠智，吳加林.變頻器應用手冊[S].北京：機械工業出版社，2008.