變頻器電氣干擾原因及預防措施探討

黃科

（云南天朗節能環保集團有限公司 云南省安寧市 650300）

引言

由于變頻器的系統性比較強，因此在運行過程中很可能會受到各種因素的影響而降低它的運行效果，甚至會引發變頻器誤動作問題，導致控制設備停止運作，增加了工業生產的損失。因此，對于變頻器的研發以及使用人員而言，應該增強對這些干擾問題的重視，對干擾原因進行明確，并采取相關措施對其進行有效預防，進而提升變頻器的運行效率，確保工業生產可以順利進行。

1 變頻器簡介

1.1 概念

變頻器是一種機器設備，主要對微電子技術以及變頻技術等進行了運用，通過改變電機電源頻率對交流電動機進行有效控制。變頻器的組成元器件比較多，主要體現在整流、逆變、濾波、微處理單元、制動單元、檢測單元以及驅動單元幾個方面。在實際運行過程中，主要是利用IGBT的開斷對電源電壓以及電源頻率等進行有效調整，并按照電機需要，對電源電壓進行有效提供，進而實現節能以及調速等的目的。現階段，由于變頻器功能比較齊全，因此，被廣泛應用在電氣自動化以及電力設備等眾多行業當中，圖1為變頻器圖片。

圖1 變頻器圖片

1.2 功能

變頻器的功能主要體現在變頻節能、調節以及保護等方面。其中，對于變頻節能來說，主要表現為水泵以及風機等的應用。為了對生產的可靠性進行有效保障，在對生產機械的動力驅動進行設計時，都會留有一些富余量。如果電機無法在滿負荷的情況下進行運行，那么除了滿足動力驅動需求之外，剩下的力矩會加劇有功功率損耗，引發電能浪費問題。而對于變頻器來說，可以根據生產要求，對水泵以及風機等的轉速進行有效調控，進而達到節能的目的；對于調節來說，主要表現為電動機的應用，能夠根據實際情況，對電動機的功率、電壓以及電流等進行有效調控；而對于保護功能來說，主要指的是對電力設備進行保護，避免由于功率、電壓以及電流等的過小或者是過大而對電力設備造成破壞[1]。

2 變頻器干擾原因

變頻器在運行過程中，會受到一些因素的干擾而降低自身的運行效果，具體來說，主要包括下述幾個方面：

2.1 電磁噪聲干擾

對于變頻器的斬波來說，主要是利用高波頻率輸出。所以在進行實際運行時，變頻器就好比一個干擾源，會產生一些電磁噪聲，根據傳輸途徑不同，可以將這些電磁噪聲分成以下幾種：①輻射式傳播，也就是利用和變頻器相連接的線路進行傳播。在變頻器當中，很多元器件都會受到這種傳輸方式的影響，比如傳感器以及測量儀表等等；②感應式干擾。這種干擾主要是由于靜電感應、電磁感應引發的，在這兩種感應的影響下，變頻器的一些外部設備會產生噪聲干擾，進而降低變頻器的運行效果；③電源傳播式干擾。如果變頻器和它的外圍設備對同一個電源進行共同運用，那么變頻器運行過程中所產生的噪聲就會利用電源線傳給其外圍設備，導致外圍設備極可能發生誤動作。

2.2 高次諧波干擾

對于變頻器來說，其整流電路在運行過程中會產生非線性諧波，也就是高次諧波。高次諧波會對變頻器產生一定的輻射干擾，并且和電網系統相連接的負載部分會在高次諧波的影響下，降低電源側功率的因數，進而對變頻器以及負載等造成嚴重影響。另外，整流電路不僅會產生輻射干擾，同時也會引發傳導干擾問題，在傳導干擾的影響下，異步電動機會產生電磁噪聲，并且會增大異步電機的鐵損和銅損，大幅度降低了異步電機的功率因數及其運行效率，同時也會增加其在運行過程中的震動程度，增加了機身的溫度。所以，為了對電源側負載以及變頻器等的可靠性進行有效保障，應該采取相關措施對這種干擾進行有效抑制。

2.3 外部電氣干擾

外部電氣干擾也是變頻器比較常見的干擾因素之一。多數情況下，需要將電磁接觸器以及繼電器等設備安裝到變頻器附近。這些設備在運行過程中，會產生一定的電磁噪聲干擾，進而影響變頻器的運行效果。在這些電磁干擾的影響下，不僅無法對變頻器的可靠性進行有效保障，同時也極可能導致變頻器發生一些誤動作[2]。

3 變頻器干擾的預防措施

變頻器是工業領域中一種比較常見的機器設備，然而要想全面發揮其對工業生產的重要作用，就必須采取相關措施對變頻器干擾問題進行有效預防，具體來說，可以從下述幾個方面入手：

3.1 電磁噪聲干擾的措施

對于輻射式傳播來說，可以在變頻器的輸出端對線性濾波器進行安裝，或者是在電源的輸入側對噪聲濾波器進行安裝，利用兩種濾波器對電磁噪聲干擾進行有效預防；對于感應式干擾來說，外圍設備可以對同軸電纜進行有效使用，或者是通過雙絞屏蔽線對設備信號線進行替代，進而對感應式干擾進行有效抑制及屏蔽；對于電源傳播式干擾來說，可以通過降低載波頻率對電磁噪聲干擾進行有效抑制。

3.2 高次諧波干擾的措施

為了對高次諧波干擾進行有效抑制，可以從下述幾方面入手：①可以在電源輸入側對電流濾波器進行安裝，通過濾波器對高次諧波電流進行有效降低；②可以在電流輸出端對電流濾波器進行安裝，對變頻器運行過程中的高次諧波進行有效降低，進而對異步電機的電磁噪聲問題進行有效避免；③如果電源容量大于500kVA，并且容量高于變頻器10倍以上，那么就會引發電源阻抗減少、電源諧波增加等問題，導致變頻器的電容以及整流二極管等發生損壞，所以在實際工作過程中，需要將濾波器和適配電感器進行結合運用。圖2為交流諧波干擾的預防措施。

圖2 交流諧波干擾的預防措施圖

3.3 外部電氣干擾的措施

為了對外部設備的電磁干擾問題進行有效解決，可以從兩方面入手：①可以將屏蔽設備安裝到外圍設備當中；②可以將屏蔽裝置安裝到變頻器當中。

外圍設備是電磁噪聲干擾的主要來源，所以可以在干擾源頭對屏蔽裝置進行有效安裝，進而降低電磁噪聲干擾。比如，直流繼電器是變頻器一種常見的外圍設備之一，它的輸入端連接著變頻器輸出端，為了對繼電器的電磁噪聲進行有效防止，可以將電涌吸收管安裝到繼電器輸入端和變頻器輸出端當中，利用電涌吸收管對電磁噪聲進行有效吸收，進而降低繼電器對變頻器的干擾性，確保變頻器可以順利運行。

除了可以將抑制器以及屏蔽裝置等安裝到外圍設備當中，也可以將抑制器安裝到變頻器自身當中。比如，在變頻器當中對濾波器進行有效安裝，會對外圍設備的噪聲干擾信號進行抑制、消除，進而對電磁噪聲干擾進行有效預防[3]。

4 結論

總而言之，要想提高工業生產水平、推動社會進步，就必須對變頻器進行合理運用。對于相關工作人員來說，需要對電磁噪聲干擾、高次諧波干擾以及外部電氣干擾等問題進行明確，并對濾波器、屏蔽裝置以及抑制器等進行合理安裝。同時，也需要做好變頻器的安裝工作，對電路之間的纏繞以及交叉等問題進行有效避免，通過金屬管對主電路線進行包裹，并嚴格根據接地標準做好變頻器的接地處理工作，進而增強變頻器運行效果，實現工業生產以及社會等的穩定發展。

[1]陳俊陽.變頻器電氣干擾原因及預防探討[J].建筑工程技術與設計，2017（28）.

[2]程秉國.變頻器電氣干擾原因及預防淺談[J].電子技術與軟件工程，2015（13）：137.

[3]孟凡龍，徐世章.變頻器電氣干擾原因及預防措施[J].城市建設理論研究：電子版，2014（22）.