淺談變頻器應用中的干擾問題及其對策

摘 要：變頻器是一種電源頻率轉換的控制裝置，能夠實現對交流異步電機提高運轉精度和改變功率的作用。現在，變頻器在使用的過程中受到的干擾越來越大，為了找到解決干擾的措施，一定要對干擾形成的原因進行分析，找到有效的抗干擾措施。

關鍵詞：變頻器；干擾問題；解決措施

變頻器是一種結合了變頻技術和微電子技術的電力控制設備，可以通過改變電機的工作電源頻率來控制交流電動機。變頻器可以對電機輸出的電壓和頻率進行調整，根據實際的情況對電機進行必要的控制，達到節能和調速的目的。在變頻器工作的時候，還能起到很好的保護效果，對電流和電壓出現過載的情況可以很好的進行保護。在工業生產中，變頻器的使用越來越廣泛。在變頻器進行工作的時候，是經常會受到干擾的，為了保證變頻器的正常工作，一定要找到解決的對策。

1 變頻器干擾的來源

變頻器的干擾主要來自于電網的干擾，電網在運行的時候，供電電源會產生諧波干擾，這種干擾對變頻器的影響是非常大的。電網在運行的時候，諧波源主要來自于整流設備、交直流互換設備、電壓調整設備以及照明設備，這些設備在工作的時候會產生大量的諧波，諧波的出現會導致電網中的電壓負荷不斷增大，電流出現波形畸變的情況，對電網中其他設備的影響是非常大的。在變頻器的供電電源在被污染以后如果不及時進行處理，就會導致變頻器受到干擾。供電電源對變頻器的感染主要體現以下幾個方面。

1.1 晶閘管換流設備對變頻器的干擾

有些供電網線中是存在著大容量的晶管閘換流設備的，這些晶管閘在使用的時候，要在半個周期內進行導通，這時非常容易導致網線中電壓出現凹口，這樣就會使得波形出現嚴重失真的情況。在變頻器中流入的電流會出現電壓反向的情況，對變頻器的影響是非常大的，可能會導致變頻器的回路出現燒毀的情況。

1.2 電力補償電容對變頻器的干擾

供電企業在進行電力供應的時候，對用電單位的功率因數是有一定的要求的，為了達到提高功率因數的目的，變電站采取了集中對電容進行補償的方式來進行。在進行電容補償的時候，供電網線中的電壓會達到很高的峰值，這樣可能會導致變頻器因為承受過高的電壓出現擊穿的情況。在變頻器在工作的時候，自身也會產生諧波干擾，對電網中的其他電子設備也是會產生干擾的。變頻器在輸入和輸出電流的時候都會產生高次諧波成分。在進行電流的輸入和輸出時，電流的波形是會出現很大的變化的，這樣就會導致大量諧波的產生。

2 干擾信號的傳播方式

變頻器在使用的過程中不但會受到諧波的干擾，同時也會產生大量的諧波對電網中的其他電子設備進行干擾，而且變頻器產生的諧波都是非常大量的，對其他設備的干擾將是非常嚴重的。在進行干擾的時候，干擾的途徑是非常重要的，諧波干擾的途徑和電磁干擾的途徑是一致的，主要通過電路耦合、電磁輻射和感應耦合來進行影響。在進行干擾的時候，諧波干擾先對周圍的電子設備產生電磁輻射，接著會出現電動機產生電磁噪聲，導致電機的耗能方面增加，并且對電源進行干擾，然后將干擾傳給電網中的其他設備。變頻器對相鄰的線路會產生感應耦合，對電壓或者是電流進行干擾。電路耦合主要通過電網進行傳播，在變頻器進行工作時，輸入的電流過大就會導致電壓出現畸變的情況，這時就會影響到其他設備的工作，輸出電流的時候會直接影響電機的耗能增大，進而影響電機的運轉情況。電路耦合是干擾傳播的主要方式。感應耦合是變頻器在輸入或者是輸出電流的時候對很近的設備帶來的干擾，在進行感應耦合的傳播時，要分為電流干擾的傳播主要表現形式是電磁感應方式，還有一種是電壓干擾的傳播主要的表現形式是靜電感應方式。

3 變頻調速系統的抗干擾對策

為了達到防止干擾的目的，可以通過多種方式來進行，主要分為兩個大類：一種是硬件抗干擾；一種是軟件抗干擾。在抗干擾措施中，硬件抗干擾措施是最基本的方式。為了防止干擾出現，可以從抗和防兩個方面來實現。對出現的干擾可以通過以下措施來進行解決。

3.1 隔離干擾

干擾隔離可以通過將線路上的干擾源和容易受到干擾的部分進行隔離，在進行設備的安裝時可以使用隔離變壓器來達到避免干擾情況出現。

3.2 在線路中設置濾波器

在電網系統中設置濾波器可以抑制信號從變頻器通過電線傳導影響到電動機，這樣可以避免電磁噪聲和電動機耗能增加的情況。在變頻器電流輸出的位置設置濾波器，可以減少電源的干擾，如果在線路中存在比較敏感的設備也可以進行很好的保護。在進行濾波器的選擇時，可以根據濾波器所處的位置進行不同種濾波器的選擇。在變頻器電流輸入位置進行濾波器的安裝可以選擇線路濾波器和輻射濾波器。線路濾波器主要由電感線圈構成。它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。輻射濾波器主要由高頻電容器構成。它將吸收掉頻率很高的、具有輻射能量的諧波成分。在變頻器電流輸出位置進行濾波器的安裝，可以選擇由電感線圈構成的線路濾波器，它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分。不但可以起到抗干擾的作用，還能削弱電動機中由高次諧波諧波電流引起的附加轉矩。

3.3 屏蔽干擾源

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，且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路線及控制線完全分離，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。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。

3.4 進行正確的接地

正確的接地既可以使系統有效地抑制外來干擾，又能降低設備本身對外界的干擾。在實際應用系統中，由于系統電源零線、地線不分、控制系統屏蔽地的混亂連接，大大降低了系統的穩定性和可靠性。對于變頻器主回路端子的正確接地是提高變頻器抑制噪聲能力和減小變頻器干擾的重要手段，因此在實際應用中一定要非常重視，變頻器的接地與其它動力設備接地點分開，不能共地。

3.5 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。根據接線位置的不同，主要有以下兩種：電抗器，串聯在電源與變頻器的輸入側之間。其主要功能有：通過抑制諧波電流，將功率因數提高至；削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；削弱電源電壓不平衡的影響。直流電抗器，串聯在整流橋和濾波電容器之間。它的功能比較單一，就是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在提高功率因數方面比交流電抗器有效，并具有結構簡單、體積小等優點。

3.6 合理布線

對于通過感應方式傳播的干擾信號，可以通過合理布線的方式來削弱。具體方法有：設備的電源線和信號線應量遠離變頻器的輸入、輸出線；其他設備的電源線和信號線應避免和變頻器的輸入、輸出線平行。

4 結束語

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，重視變頻器的干擾問題，已成為變頻調速傳動系統設計、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可以通過變頻器本身的功能和補償來解決。在現在的工業生產中，變頻器的使用越來越多，對出現的問題及時解決，是保證變頻器更好得到使用的關鍵。

參考文獻

[1]吳忠智，吳加林.變頻器應用手冊[M].北京：機械工業出版社.

[2]張燕賓.變頻器調速應用實踐[M].北京：機械工業出版社.