淺談變頻器抗干擾措施

摘 要：隨著變頻高速技術的發展與綜合利用，使變頻器行業在諸多領域得到空前的發展和應用，幾乎國民經濟各行各業都與變頻器密不可分。“十二五”規劃出臺以來，節能減排就是各行各業發展的關鍵，受益于節能減排、綠色環保等戰略的拉動，變頻器的新技術改造越來越受到人們的重視。主要介紹了在工業控制系統中，變頻器在抗干擾方面的一些相應措施和技術改進措施。

關鍵詞：變頻器；抗干擾；措施

1 變頻器應用狀況

隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻調速系統由于具有調速范圍寬、調速精度高、動態響應快、運行效率高、節能效果顯著等優點，被廣泛的應用到了工業控制的各個領域中。變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源|穩壓器變換為另一頻率的電能控制裝置。通常情況下采用變頻器運轉，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在150%額定電流以下（根據機種不同，為125%～200%）。用工頻電源直接起動時，起動電流為6～7倍，因此，將產生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以平滑地起動（起動時間變長）。起動電流為額定電流的1.2～1.5倍，起動轉矩為70%～120%額定轉矩；對于帶有轉矩自動增強功能的變頻器，起動轉矩為100%以上，可以帶全負載起動。

2 變頻器干擾的來源及途徑

變頻器干擾來源可以分為兩個方面，一個是外部電網的干擾，另外就是變頻器自身的干擾。電網中的諧波干擾，這些負荷都使電網中的電壓、電流產生波形畸變，電網噪聲就會通過電網電源電路干擾變頻器。比如晶閘管換流類設備對變頻器的干擾。另外就是自身的干擾，在諸多控制系統中，多采用微機或者PLC進行控制，在系統設計或者改造過程中變頻器對微機控制板自身有干擾問題。當變頻器的供電系統附近，存在高頻沖擊負載，變頻器本身容易因為干擾而出現保護。

變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網的干擾后，若不加以處理，電網噪聲就會通過電網電源電路干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統設計過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1M，跨控制柜安裝的情況下。因為變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側或者變頻器側實現遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重，需要實現DC/DC隔離措施。可以采用標準的DC/DC模塊，或者采用V/F轉換，光藕隔離再采用頻率設定輸入的方法。

3 變頻器抗干擾的若干措施

變頻器本身抗干擾給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環等，成本低。可以有效抑制傳導干擾。另外在輻射干擾嚴重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通機站時，可以對微機控制板添加金屬網狀屏蔽罩進行屏蔽處理。對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器輸入側添加電感和電容，構成LC濾波網絡。主回路的非線性（進行開關動作），變頻器本身就是諧波干擾源，而其周邊控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產生的干擾，造成變頻器自身和周邊設備無法正常的工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。

對于電源的擾動只需選擇多重屏蔽的隔離變壓器，并選擇和處理好儀表供電電源的濾波、穩壓就可以了。但強電磁場的干擾處理起來就復雜多了，其對儀表的影響較大，而且較難解決。因為這類干擾由于電磁感應而在儀表或系統的回路中產生感應電壓，從而影響儀表及控制系統的正常工作或程序的正常運行。

3.1 變頻器控制電路

給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制電路，控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運算電路、主電路的電壓、電流檢測電路、電動機的速度檢測電路、將運算電路的控制信號進行放大的驅動電路，以及逆變器和電動機的保護電路。逆變器控制電路中的保護電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下

3.2 變頻器控制回路的抗干擾措施

由于主回路的非線性（進行開關動作），變頻器本身就是諧波干擾源，而其周邊控制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產生的干擾，造成變頻器自身和周邊設備無法正常的工作。因此，變頻器在安裝使用時，必須對控制回路采取抗干擾措施。變頻器的基本控制回路，同外部進行信號交流的基本回路有模擬與數字兩種：4～20mA電流信號回路（模擬）；1～5V/0～5V電壓信號回路（模擬）。

3.3 靜電耦合干擾和靜電感應干擾

指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合，在電纜中產生的電勢。加大與干擾源電纜的距離，達到導體直徑40倍以上時，干擾程度就不大明顯。在兩電纜間設置屏蔽導體，再將屏蔽導體接地。

3.4 電波干擾和接觸不良干擾

指控制電纜成為天線，由外來電波在電纜中產生電勢。必要時將變頻器放入鐵箱內進行電波屏蔽，屏蔽用的鐵箱要接地。對繼電器觸點接觸不良，采用并聯觸點或鍍金觸點繼電器或選用密封式繼電器。對電纜連接點應定期做擰緊加固處理。

3.5 削弱干擾源

接入電抗器或濾波器，對小功率變頻器，成本較高，我們采用一種低成本的電磁干擾抑制方法：將電機電纜從鐵氧體環中穿過，使穿過部分導線的阻抗局部增大，阻止電磁干擾電流通過。如將導線在鐵氧體環上繞幾圈，總的電感和阻抗值將隨圈數的平方而增大。電機電纜可從鐵氧體環中穿過三次。但應注意，連接電機和變頻器的接地線應留在環外。

3.6 計算機系統及軟件抗干擾技術

隨著計算機技術的發展，在變頻器的控制系統引入微處理器，使變頻器的性能大大提高。采用抗干擾技術軟件來識別有用信號和干擾信號，并濾除干擾信號，大大提高變頻器抗干擾能力。

3.7 變頻器的接地可以在很大程度上抑制干擾，提高系統的抗干擾能力。但是假如接地不良，反而會對設備產生干擾。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經母線接地等幾種形式。

4 結束語

本文通過對變頻器運行過程中產生的干擾問題的分析，提出了解決這些實際問題的措施，隨著科學技術的發展，變頻器不但會在選礦行業而且會在其它各個行業應用越來越廣泛，用戶會對變頻器應用提出更高的要求，同時變頻器也會適應用戶要求的取得更快的發展，工控系統對變頻器的要求也越來越高，相信在不久的將來，滿足更高技術水平的變頻器將會應運而生。

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