通用變頻器電氣干擾與抑制方法探討

徐良榮

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

變頻器在日常生活中的應用非常廣泛，很多電子器件的功能轉換、自動化開啟關閉都是在變頻器的輔助下完成的。電路開關的正常運轉是變頻器的核心內容，設備當中融入計算機芯片，變頻器能夠將電子設備中各個功能模塊分離開來，功能切換靈活且具有較強的適應性，電路內部開關能夠自動完成開閉動作。人們只需打開電子器件，其就能根據外界環境自動工作。

1 優點總結

隨著科技的發展，研究人員在傳統變頻器的基礎上進一步開發，研制成通用變頻器，其在實際使用過程中體現出以下主要優勢：節約能源。在保證電子設備正常工作的前提下，將電能損耗降到最低，在同樣的電量下設備能夠工作的時間更長；精度控制嚴格，設備運轉速度能夠得到精準控制，將設備轉速控制在最佳范圍內，對其使用壽命的延長非常有利；后期維修非常簡單，變頻器使用過程中出現故障的次數很少，維修成本較低。除上述優點外，變頻器還有很多優點，基于其成本低、實用性強的特點，通用變頻器是目前最受相關企業歡迎的，其在市場上的銷量也是最好的。電氣干擾一直是阻礙其質量提升的關鍵問題，干擾分為兩個方面：外部干擾。變頻信號傳輸過程不受保護，很容易受到其他設備信號傳輸的影響；內部干擾。在運轉過程中，電磁系統在工作時會產生電磁噪聲，噪聲也會嚴重影響通用變頻器的正常運行。減少電氣干擾是目前變頻器研究的主要任務，徹底消除電氣干擾才能將變頻器的功能充分發揮出來。

變頻器與其他電氣元件一樣，需要定期進行維修保養，維修人員要熟悉其工作原理和基本構造。且具有相應的電工基礎，在維修前需要切斷總電源。日常檢查時重點查看設備外部溫度，并聽運行時是否有異常噪聲。定期維護時檢查元件磨損程度、螺絲緊固程度以及對線路進行試驗，確保線路運行無異常情況。冷卻風扇和濾波電容是變頻器工作時使用最頻繁的，維修時重點檢查這兩個元件，對于磨損情況嚴重的進行更換。

2 干擾因素

2.1 非線性諧波

此諧波又被稱為高次諧波，在變頻系統啟動時就會出現，系統工作時一直伴隨著高次諧波的產生，且諧波不斷向外部擴散。諧波由系統內部產生，首當其沖的就是周圍線路和元件，在諧波干擾下變頻系統的正常工作會受到嚴重影響。與變頻器相鄰的其它電網負載組件，其電源測功率監測值會出現明顯的下降現象。組件出現的變化會影響異步電機正常工作，電機中出現較大噪音，電機內部的震動頻率出現短暫失調。此狀況反過來影響變頻系統，使其機身的溫度快速增加，大大縮減使用年限。

2.2 電磁噪聲

（1）輻射式。噪聲通過輸入和輸出線路完成傳播，傳播對象為變頻器周圍的工作組件和相關設備，此中噪聲干擾方式被稱為輻射式。噪聲輻射破壞電網系統的正常運行，設備功能受限，無法將其作用發揮到最大。

（2）感應式。變頻器運行時會產生電磁、靜電感應燈現象，在各系統相互感應過程中，在輸入輸出線路的輔助下，電磁干擾被傳播出去，進而打破周圍系統的穩定運行狀態。

（3）電源傳播。工作過程都是電機產生電源供給各部件需要的能量，噪聲源沿著電流方向向周圍傳播，這種方式被稱為電源傳播。只要電機源源不斷地產生電流，噪聲就會隨之傳播出去，進而影響周圍設備的穩定運行。

2.3 泄漏電流

這種電流是在動力線中存在的，動力線一端連接變頻器，一端與大地相連。泄漏電流的大小受分布電容的直接影響，除此以外，載波頻率也是促使泄漏電流產生的主要原因。該種電流可分為以下兩種：（1）地漏電流。大地、動力線之間相互作用產生地漏電流，周圍受影響最大的設備包括斷路器、繼電器等，設備動作失調，不能在指定程序下正常運行。載波頻率的減小能有效緩解這一情況，同時工作人員還要根據變頻器具體工作情況，選擇最適合的外圍設備。（2）線間漏電流。顧名思義是各線路之間漏出的電流，其中一方是動力線，剩下則是周圍線路。除了影響周圍設備的正常工作，變頻器本身也會受到一定損害，其抑制方法同上。動力線作為產生泄露電流的關鍵，需要將其長度嚴格控制，以變頻器功率為界限。3.7kW 作為分界，該數值之下的動力線最長不能超過50m，該數值之上動力線最長不能超過100m。

3 抑制措施

3.1 高次諧波

直流電抗器是抑制高次諧波影響線路穩定性的主要器件，安裝位置在變頻器內部。在線路輸出時，電流首先經過的就是直流電抗器，其作用是處理甚至消除電流中存在的高次諧波，進而保證整個線路的穩定運行。此外電容量的高低對諧波產生量有直接影響，在其容量大于50kVA 的情況下，諧波產出量也會大大增加，進而影響內部組件和外部線路的正常運轉。諧波會大大損耗內部組件，縮減使用壽命。為解決這一問題，需要在內部安裝協調裝置，有效協調電源將其大小控制在合理范圍內，再加上直流電抗器的輔助，能夠達到最佳抑制效果。

3.2 電磁噪聲

在內部組件設計過程中，考慮到噪聲影響，需將抗噪聲干擾能力較弱的組建原理變頻器防止，周圍設備的位置設計同樣如此。為防止電源輻射使噪聲擴散進而影響其他設備工作，需要在動力線上安裝相應裝置，濾波裝置的功率要和動力線輸出功率相適應，才能有效濾除干擾波段。此外，在變頻器外圍可以安裝合適的噪聲吸收裝置，噪聲還未達到周圍部件就會被裝置吸收。在實際工程中，可在變頻器外部安繼電器，繼電器中流過的電流是直流電，將電源線連接到此裝置中，可取得較好的降噪效果。繼電器輸入輸出端也可配上電泳吸收裝置，吸收繼電器未能降解的噪聲，進一步提高降噪能力。

3.3 泄漏電源

載波頻率的增大是導致泄漏電源的主要因素，為減少電源泄漏量，可適當減小設備內部的載波頻率。此方法只能在一定程度上減少電氣干擾，并不能徹底消除干擾。分布電容量過大是使電源產生泄漏的第二大因素，在載波頻率較小的情況下，減小分布電容，能基本消除電源泄漏情況。上述兩種方法是目前很多企業在電氣工程中經常使用的抗干擾措施，為完全消除泄漏電源，我國正在加緊對新措施的研究。

3.4 安裝抑制器

很多變頻元件是分布在變頻器周圍的，變頻器產生諧波、噪聲等會對周圍元件產生影響，其本身動作也會受到誤導。為解決這一現象，需要在其外部安裝相應處理裝置。抑制器的種類很多，對于非線性諧波，可在外圍安裝交流繼電器，能夠起到很好的消除諧波效果。對于電磁噪聲，可在外部安裝電涌二極管，最大限度地吸收電磁噪聲。對于泄露電源，可在動力線和變頻器上分別安裝接地線，電源若出現泄露會立即通過地線流入地下，保證系統平穩運行。

3.5 安裝屏蔽設備

將變頻內部產生的諧波、噪聲等利用相應設備進行屏蔽，最好能夠在其外層和其他元件之間形成屏蔽層。屏蔽層能夠吸收和消減干擾因素，常用的屏蔽層裝置是雙絞屏蔽線，該線路端口和控制信號線連接，再將絞合節距控制在最佳范圍內，屏蔽層功能就會最大限度地發揮出來。簡單來說，屏蔽層就是一種接地裝置，能夠綜合消除電氣干擾因素，在保證變頻器噪聲不會外泄的同時，將外部設備信息傳遞信號隔離開來。

4 結語

綜上所述，是對通用變頻器的相關介紹，首先對比傳統變頻器羅列其優點，其次總結電氣干擾因素，最后針對干擾問題提出相應的抑制措施。從中可看出變頻器在生活、工業生產中占據著非常重要的地位，若其內部系統運轉出現故障，電氣設備可能壞損，甚至出現安全事故，因此必須重視相關干擾因素，將上述因素徹底消除，才能有效提升變頻器的安全程度。目前我國在電氣干擾抑制方面的技術已漸趨成熟，但各項技術仍有較大的改進空間。