變頻器應用中存在的干擾問題及對策

張志勇 華電福新能源股份有限公司吉林分公司

一、干擾源

（1）變頻器運行期間受到電流輸入、輸出影響，會形成較低次、高次諧波，而諧波的傳遞會直接影響、干擾其他設備的穩定運行。

（2）變頻器運行依托于電網的電源連接，電力系統運行過程中，電流的集中地就是電網，所以電網中會形成諧波源，并且波源數量較大。在干擾影響下，電網會逐漸形成干擾源，然后在設備運行期間，通過電源連接進行電磁波傳遞，進而產生干擾問題。

（3）晶閘管換流設備的影響。

二、干擾危害

（一）諧波影響導致電力系統損耗加大

根據臨近、集膚效應，諧波影響下線路阻抗會增大，進而導致損耗加大，并產生升溫現象。電力系統中元器件會因諧波影響而產生損耗，導致設備運行效率降低。在諧波影響下，絕緣層會因升溫而加速老化，影響供電線路穩定運行，降低線路的使用壽命，輕則增大電力系統運行成本，重則引發觸電、火災等安全事故。

（二）電容器組在運行期間，極易受到高次諧波影響而出現不穩定現象

在基波作用下的電容器阻抗值大于諧波作用下的阻抗值，會增大電流波畸形程度。另外，電網運行過程中電容器組與電感以并聯形式存在，會增大諧波電流出現概率，或放大并聯諧振回路中諧波電流的倍數，導致電容器組運行荷載的大幅度增加，引發噪音、震動現象，縮短電容器運行壽命。

（三）電氣設備運行過程中會受到諧波影響

若電網中存在諧波，極易導致變壓器、旋轉電機出現升溫、噪聲現象，影響電氣設備運行效率，縮短電氣設備的運行壽命。另外，計量、指示設備也會因諧波干擾而出現精準度誤差，進而影響到整體系統的運行。

（四）通信、電子設備也會受到諧波干擾

變頻器產生的諧波干擾會對通信設備造成輻射，對計算機、自動控制設備造成感應干擾，進而對設備運行產生影響。

三、傳統方法抑制變頻器電磁干擾

（一）濾波

使用濾波器是抑制干擾傳導的重要方法，濾波器的作用，在于阻止干擾信號沿電纜線傳輸，使得干擾信號不斷通過地線傳播，而不被反射回干擾源。在使用電源濾波器時，濾波效果受安裝位置的影響。一方面為使得濾波器能夠有效地發揮功效，在安裝時就要盡量靠近變頻器。另一方面，濾波器安裝位置要求：“濾波器要靠近電源線入口，并且電源輸入線在機柜內要盡量短”。但實際上我們要避免濾波器的輸入輸出線靠得過近，導致高頻干擾信號或者濾波器的輸入輸出線直接耦合，造成濾波器被旁路掉，從而失去作用。

（二）屏蔽

①將變頻器安裝于獨立的機箱內，這樣既能屏蔽變頻器對外圍電子設備的電磁干擾，又能防止外界的電磁擾波進入本系統。

②將不同種類信號線隔離敷設，可以根據信號不同類型，將其按照抗干擾能力的強弱分類敷設。容易受影響的信號線，盡量遠離干擾源，信號線應使用屏蔽線。采用屏蔽的方法，雖然是減小電磁干擾舉措之一，但只能一定程度上減緩電磁干擾。而且還受到現場工程安裝空間因素的影響。

（3）接地：接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。如保護接地、工作接地等，正確的接地即可以抑制變頻器對外界的干擾，也可以抑制大電流產生的電磁干擾。此方法雖簡單廉價，但因接地不正確而帶來的干擾經常發生。如“安全接地”和“電磁干擾接地”是有差別的，特別在高頻區域。由于集膚效應的存在，在接頭處將呈現高阻狀態，造成接地不良，使系統對外的輻射絲毫沒有減弱。因此采用接地的方法，減少電磁干擾。需在很低的高頻阻抗下。

四、新技術理論抑制變頻器電磁干擾

（一）改變電路拓撲

改變電路拓撲的中心思想是通過對稱結構來消除變頻器輸出的共模電壓，并且因開關器件上電壓變化率減半，而使得裝置輸入側傳導干擾發射水平降低。

（二）優化驅動電路

優化的前提是掌握變頻器驅動電路的工作原理：其原理是變頻器的主電路板發送六路脈沖，利用六個光電耦合器、推挽放大電路等將六路脈沖的信號電流和信號電壓進行放大，需要逆變電路中的大功率管IGBT導通時，輸出+15V電壓給大功率的柵極和發射極；以確保需要逆變電路中的大功率管IGBT導通時，能良好的導通，當需要逆變電路中的大功率管IGBT關斷時，輸出-5V～-10V的負電壓，以確保逆變電路的大功率管IGBT能良好的關斷。隔離驅動電路包括緩沖器和與緩沖器輸出端連接的六路IGBT驅動電路，其原理是利用隔離驅動電路，分別獨立驅動逆變電路中絕緣柵雙極晶體管。對承擔不同角色的絕緣柵雙極晶體管，實行不同程度、不同時刻的智能化獨立驅動與控制，避免了相互之間的驅動干擾，提高了帶載能力且控制簡單化，也同樣避免了六路IGBT驅動電路之間的干擾性，從而避免電磁干擾的產生。三路SCR觸發電路其工作機理是：當三路SCR觸發電路控制可控硅VT1、VT3、VT5處于斷開狀態時，軟充電電路導通，對電容C1、C2進行預充電。充電完成時，檢測母線電壓合格后經延時一段時間，三路SCR觸發電路觸發可控硅VT1、VT3、VT5導通，此時充電電阻R1和充電二極管VD1被可控硅VT1、VT3、VT5短接，退出預充電狀態，此時電容C1、C2開始充當濾波作用，故而切斷電磁干擾的產生。

五、結束語

變頻器干擾問題的存在，不僅影響到電力系統穩定運行，還會對系統內各個設備的運行效率、壽命產生影響，必須通過合理抑制措施來緩解變頻器干擾的影響，保障電力系統高效、穩定運行。