變頻器干擾產生的原因及防范措施

朱立鋒（萊鋼設備檢修中心軋材檢修部，山東萊蕪 271104）

變頻器干擾產生的原因及防范措施

朱立鋒
（萊鋼設備檢修中心軋材檢修部，山東萊蕪 271104）

在實際工作中，變頻器常出現干擾問題，嚴重影響了變頻器的正常運轉。本文先分析了變頻器干擾產生的原因，然后在此基礎上具體闡述了變頻調速系統抗干擾的防范措施。隨著我國工業自動化的快速發展，變頻器因其具有節能、節電、高效以及可靠等優點而被廣泛應用到各種電動設備（如，印刷、電梯、空調等）上。變頻器的廣泛應用，不僅大大降低了勞動強度，而且也有利于經濟效益的提高。與此同時，變頻器也出現了一系列的干擾問題，嚴重影響了變頻器的正常運轉。若干擾嚴重時，甚至會導致生產和設備事故的發生。因此，對變頻器干擾產生的原因及防范措施進行探討，有著重要的意義。

變頻器 電磁干擾 抗干擾

1　變頻器干擾產生的原因

一般而言，變頻器干擾產生的原因可分為兩大類，即變頻器對外部設備的干擾和外部因素對變頻器的干擾。下面來對這兩大類原因進行具體的分析：

（1）變頻器對外部設備的干擾。由于絕大多數變頻器所采用的形式為“交—直—交”；因此，對于電網而言，變頻器的這種形式是一個非線性的負載，這使得其在通電過程中產生的諧波會對在同一電網運行的其它電子設備造成干擾。同時，大部分變頻器中的逆變技術因采用脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation，PWM）而使得其在高速切換開關時會產生大量的具有耦合性的電磁噪音。除此之外，變頻器因輸出、輸入電流中含有大量的高次諧波而使得其對其它電子設備與本身造成干擾。故而，變頻器不僅會對同一電網內的其它電子設備造成一定的干擾，而且會對周邊其它電子設備和本身造成干擾。

（2）外部因素對變頻器的干擾。導致變頻器干擾產生的外部因素主要是外部電網。究其原因，主要是電網中含有大量的諧波，這會對變頻器的正常運行造成一定的干擾。電網干擾變頻器的途徑主要是變頻器的供電電源，其表現形式一般包括欠壓、過壓、跌落、瞬時掉電、射頻干擾以及浪涌等。其中，晶閘管換流設備與電力補償電容是其最主要的兩個方面。在晶閘管換流設備方面，若供電網中存在大量的晶閘管換流設備，則會導致電網電壓凹口的出現，從而導致波形嚴重失真。在電力補償電容方面，許多用電單位為了使功率達到電力部門的要求，往往會采取電力補償電容的方法來提高功率因數；但是，當補償電容在投入或切出時，會導致電網電壓瞬間達到一個很高的值，從而使得變頻器中的整流二級管因此而可能被擊穿。

2　變頻調速系統抗干擾的防范措施

據電磁性的相關原理可知，電磁干擾的形成必須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑以及對電磁干擾敏感的系統這三個要素。因此，要制定有效的防范措施來防止變頻器干擾的產生，必須圍繞這三個要素而展開。目前，防范變頻器干擾產生的有效措施主要有兩種，即硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施。其中，最基本且最為重要的變頻器抗干擾措施為硬件抗干擾。在實際應用中，硬件抗干擾措施主要采用以下幾種方式：

（1）干擾的隔離。干擾的隔離是指，將電路上易受干擾的部分和干擾源進行分離和隔開，使它們之間斷開電的聯系。目前，在變頻器調速系統中，一般是采取將隔離變壓器放置在放大器電路與電源之間的電源線上的方式來防止傳導干擾。同時，可以用噪聲隔離變壓器來代替電源隔離變壓器。

（2）濾波器的設置。之所以要在系統線路中設置濾波器，其目的是為了避免干擾信號通過電源線從變頻器傳導到電動機及電源之中。目前，在系統線路中接入濾波器，能夠有效的對頻率較高的諧波進行削弱。一般而言，將輸出濾波器設置在變頻器的輸出側處，能夠有效的減少電磁噪聲并降低損耗；將輸入濾波器設置在變頻器的輸入側出，能夠有效的減少對電源的干擾。若是系統線路中有敏感電子設備，則將電源噪聲濾波器設置在電源線上能夠避免其被傳導干擾。

當前，以濾波器使用位置的不同為標準，可將濾波器分為兩種，即輸出濾波器和輸入濾波器。其中，輸入濾波器又常被分為線路濾波器和輻射濾波器兩種。線路濾波器主要由電感線圈構成，其削弱頻率較高的諧波電流的方法主要是采取有效措施來對線路高頻下的阻抗進行增大；輻射濾波器主要由高頻電容器構成，其主要作用是能將諧波中頻率很高且具有輻射能量的成分吸收掉。

輸出濾波器的構成與線路濾波器一樣，同樣也是由電感線圈構成。輸出濾波器不僅能夠有效的對輸出電流中的高次波成分進行削弱，起到較好的抗干擾作用；而且還能有效的對三相異步電動機中由高次諧波電流引起的附加轉矩進行削弱。

此外，對于變頻器輸出端的抗干擾措施，還必須注意以下幾點：1）絕對不允許將變頻器的輸出端接入電容器，以此來避免逆變管因關斷（導通）的瞬間產生峰值很大的放電或充電電流而導致的損壞。2）當輸出濾波器是由LC電路構成時，則必須將濾波器內接入電容器的一側與電動機側連接起來。

（3）屏蔽。抑制干擾最有效的方法是對干擾源進行屏蔽。一般而言，為了防止電磁干擾泄漏，變頻器主體本身采用鐵殼來對其進行屏蔽；輸出線最佳采用鋼管來對其進行屏蔽。若是變頻器受外部信號控制時，則應盡可能地縮短信號線來減少或避免電磁干擾。同時，信號線應使用雙芯來對其進行屏蔽，且絕對不能將其與主電路線、控制線放置在同一線槽或配管線內。此外，對于敏感設備也必須嚴格按照要求屏蔽電磁干擾。值得注意的是，為了使屏蔽起到應有的作用，屏蔽罩必須可靠且與地相接。

除此之外，在實際應用中，硬件抗干擾措施還包括接地、串入電抗器以及合理布線等具體內容。

3　結語

綜上所述，通過分析變頻器干擾產生的原因，并針對性地制定防范措施，對于變頻器在實際中的應用有著一定的參考價值。且隨著變頻器的廣泛應用，出現的干擾問題也會越來越多，大大影響了變頻器的正常運行。因此，這還需要我們進一步對其進行研究和探討。

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