变频器应用中干扰研究

关键词： 干扰 运用 变频器 应用

变频器应用中干扰研究（精选九篇）

变频器应用中干扰研究 篇1

关键词：变频器,应用,干扰源,抗干扰对策

变频器调速技术作为一项集自动控制、微电子、通信技术以及电力电子技术为一体的高科技技术,因为采用软启动方式能够有效减少对设备和电机产的机械冲击,从而延长设备的使用寿命。但是在变频器工作中,经常会受到各种干扰源的影响,如果不能及时解决好变频器的干扰,不仅影响系统的可靠运行,还会影响其他设备的正常运转,因此研究变频器在应用中的干扰源并采取有效抗干扰效措施具有重要意义。

1 变频器在应用过程中常见的干扰源分析

变频器在应用过程中常见的干扰源主要来自两个方面 :

1.1 外部电网产生的干扰

外部电网的干扰主要指的是在电网中的谐波产生干扰,能够让电网中的电压和电流产生的波形发生改变,电网的噪声就会进一步通过电网电源电路对变频器产生干扰。

1.2 变频器自身产生的干扰

变频器自身的干扰主要指的是在很多控制系统中,绝大部分都采用的是微机或者PLC进行控制的,在对系统进行设计或者改造过程中变频器对微机控制板自身存在干扰。如果变频器的供电系统周围存在高频冲击负载,那么就很容易引起变频器本身因为干扰出现保护,如果变频器的供电电源被污染的交流电网干扰后,没有及时采取解决措施,那么电网的噪声就会通过电网电源电路实现对变频器的干扰。目前,供电电源对变频器产生的干扰主要有欠压、过压、跌落、瞬时掉电、射频干扰等等,另外共模干扰也会通过变频器的控制信号线对变频器进行干扰,对模拟传感器检测输入和模拟控制信号对电气设备进行屏蔽和隔离。

2 变频器在应用中的抗干扰措施

根据电磁学的相关原理,要形成电磁干扰,首先应该具备电磁干扰源、电磁干扰途径以及对电磁干扰敏感系统这三个基本要素。在变频器应用过程中要实现抗干扰的目的可以采用硬件和软件的方式进行,但是其整体原则应该是坚持 :抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的祸合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体来说,可以采用以下措施对抗干扰 :

2.1 隔离措施

对干扰进行隔离主要指 :从电路上将干扰源和容易被干扰的部分跟变频器分离开来,从而切断他们之间的联系。在变频调速系统中,通常在电源和放电器电路之间的位置设置隔离变压器,从而实现抗干扰的目的。

2.2 滤波措施

在变频器中设置滤波器的作用是为了能够有效抑制干扰信号从变频器经过电源传导干扰对电和电动机产生干扰。为了能够有效降低电磁噪声和损耗,可以在变频器的输出侧设置输出滤波器。针对在线路中已经有敏感电子设备的情况,可以在电源线上设置电源噪声滤波器,有效对抗传导干扰。

2.3 屏蔽措施

对干扰源的屏蔽也是对抗干扰的有效途径之一,通常来说,变频器本身是采用铁壳进行屏蔽,从而阻止电磁干扰的泄露。最好将输出线使用钢管进行屏蔽,特别是针对外部信号控制变频器,应该尽量控制信号线的长度,并且信号线使用双芯屏蔽并跟主电路以及控制回路实现完善分离,切记不能放在同一配管或者线槽中。为了保证屏蔽的有效,通常需要将屏蔽罩进行接地。

2.4 接地措施

采取正确的接地方式不仅可以让变频器系统在应用时有效抑制外来的干扰,还能够在很大程度上可以降低设备本身对外界产生的干扰。在实际应用系统中,由于系统电源零钱和地线两者没有分清楚,控制系统屏蔽地之间的连接混乱,从而极大地降低了系统运行的稳定性和可靠性。针对变频器,可以在回路的端子通过采取正确的接地方式来提高变频器抑制噪声的能力以及减少变频器干扰。然而对于变频器接地导线的截面积最小不能低于2.5mm2,长度最大不能超过20m。并且笔者认为应该将变频器的接地跟其他动力设备的接地点进行分开,不能在同一处地方。

2.5 合理布线措施

针对利用感应方式进行传播的干扰信号,可以采取合理布线的方式来削弱干扰,具体来说主要有以下两方面 :一是设备的电源线和信号线应该远离变频器的输入和输出线 ;二是针对其他设备的电源线和信号线应该避免其跟变频器的输入线和输入线平行。

3 总结

变频器应用中的干扰问题及其对策 篇2

【关键词】变频器；电磁干扰；抗干扰

在各种工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰（emi）日益严重，相应的抗干扰设计技术（即电磁兼容eme）已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行火控，导致控制失灵，从而造成设备利生产事故。

1.变频器干扰的来源

首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰土要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、屯子电压凋整没备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过屯网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有（1）过压、欠压、瞬时掉电（2）浪涌、跌落（3）尖峰电压脉冲（4）射频干扰。

1.1晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网络内有容量较人的晶闸管换流没备时，由于闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害，从而导致输入回路击穿而烧毁。

1.2电力补偿电容对变频器的干扰

电力部门对刚屯单位的功率冈数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率冈数。

其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器人多采用pwm技术，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。

变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身利其它设备的干扰信号。

（1）输入电流的波形变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压ul大于电容器两端的直流电压ud时，整流桥中才有充电电流。因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的冲市波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明，输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的，分别是50hz基波的80%利70%。

（2）输出电压与电流的波形绝大多数变频器的逆变桥都采用spwm调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波；由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流十分接近于正 弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。

2.于扰信号的传播方式

变频器能产生功率较人的谐波，由于功率较人，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导（即电路耦合）、电磁辐射、感应耦合。几体为：首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得心机铁耗利铜耗增加：并传导干扰到电源，通过配屯网络传导给系统其它设备：最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合，感应山干扰电压或电流。

3.变频调速系统的抗干扰对策

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（emi）须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬什抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面人手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

（1）所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源利易受千扰的部分隔离开米，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源利放人器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

（2）在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输山侧可设置输山滤波器：为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感屯子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同，可分为：

1）输入滤波器通常又有两种：

a、线路滤波器主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。

b、辐射滤波器主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。

2）输出滤波器也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用，且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。

（3）屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其心磁干扰泄漏：输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线（ac380v）及控制线（ac220v）完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

（4）正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的于扰。在实际应用系统中，由于系统电源零线（中线）、地线（保护接地、系统接地）不分、控制系统屏蔽地（控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。

（5）采用电抗器。

在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还冈为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串人电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

（6）合理布线，对于通过感应方式传播的干扰信号，可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有：

1）设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线。

2）其他设备的电源线和信号线应避免利变频器的输入、输出线平行。

4.结论

变频器应用中干扰研究 篇3

1 典型援外供水工程中变频器干扰及抗干扰案例

2003年10月到2006年7月期间, 我国某大型工程建设集团承建了我国援助某国的供水工程建设项目。此工程包含房建、排水、电力及自动化等多项工程, 其施工过程中均采用了先进的自动化控制系统。其中水源井潜水泵和泵站加压泵都采用到法国耐得变频器, 与其他工程领域中变频器的控制一样, 其变频器在应用过程中遇到了一些干扰问题。

2 变频器应用中的干扰源

2.1 外部电网产生的干扰

外部电网对变频器产生的干扰主要是指电网中的谐波干扰, 其通过改变电网中的电压与电流波形, 而利用电网中的噪音进一步干扰供电电源, 造成对变频器的干扰。具体而言, 外部电网中存在大量的整流设备、交直流互换设备及非线性负载设备等, 都是产生谐波源的设备, 这些设备在同时运行的过程中, 其负荷都会使电网中的电压及电流波形发生改变, 进而对电网中的其他设备运行产生干扰。变频器供电电源在受到来自被污染的外部电网的干扰后, 电网噪声就会随着电路干扰到变频器整体。一般情况下, 变频器供电电源受干扰后, 再干扰变频器整体的表现主要有:过压、欠压、射频干扰及瞬时掉电等。

2.2 晶闸管换流设备产生的干扰

对于此干扰问题的出现, 是因为供电网络内含有容量较大的晶闸管换流设备。而晶闸管换流设备的工作是在每相半周期内的部分时间内导通, 这样就会使得供电网络电压出现凹口, 致使其波形发生变化而严重失真。波形的失真使得变频器输入侧的整流电路出现反向回复电压而受到干扰, 导致变频器的输入回路被就击穿甚至烧毁, 无法运行。

2.3 电力补偿电容产生的干扰

由于电力部门为了保证供电系统的安全稳定运行和保障更多用户的正常用电需求, 通常情况下会对用电单位的功率因数有所控制。然而, 有许多用户单位就会采取集中电容补偿的方式而提高功率因数, 这必然带来了一些问题。在补偿电容投入或切出的暂态过程中, 供电网络电压可能出现很高的峰值, 导致变频器的整流二极管设备因承受过高反向电压而被击穿, 对变频器的运行造成极大损害。

2.4 变频器自身产生的干扰

整流桥是变频器中的组成设备, 其对于供电电网而言属于非线性负载, 产生的谐波也会对同一电网中的其他设备产生干扰。同时, 变频器的逆变器也大多是采用PWM技术运行的, 其在开关模式及高速切换工作模式中时, 会产生严重的耦合性噪音, 对变频器系统中的其他设备产生干扰。最后, 变频器在其工作时, 其输入及输出电流中也会产生许多频率很高的谐波成分, 这些谐波以不同的方式将其能量传播, 对变频器本身造成了诸多的干扰。

3 变频器应用中的抗干扰具体措施

对变频器应用中抗干扰措施的实施, 应在遵循抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性的原则基础上综合采用硬件抗干扰和软件抗干扰措施。在该项援助国外供水工程项目建设过程中, 对变频器应用的同时也实施了隔离、滤波、屏蔽、接地等抗干扰措施。

3.1 隔离措施的实施

对干扰源进行隔离, 是预防变频器工作受干扰的基础与保障。隔离的措施是通过对电路上的干扰源及容易干扰的部分分开, 切断其通电联系, 使供电电源和设备相互独立, 而达到抗干扰的目的。通常情况下, 是在电源和放电器电路间设置隔离变压器, 防止干扰。

3.2 滤波措施的实施

变频器在运行过程中会产生高频率的谐波, 进而对电网产生严重的影响, 损害变频器的运行。在变频器中设置滤波器是针对高频率谐波而实施的削弱其频率的手段, 抑制其干扰信号从变频器通过电源线传导而干扰到电源及电动机。所以, 为了降低电磁噪声和损耗, 应该在变频器输出侧设置输出滤波器;为了减少对电源的干扰, 则应该在变频器的输入侧设置电源噪声滤波器。通过设置滤波器, 可以有效降低干扰信号对电网的影响。

值得重视的是, 输出滤波器主要由电感线圈构成, 能起到削弱输出电流的高次谐波成分的作用, 抵抗干扰, 还能削弱电动机中由高次谐波电流引起的附加转矩。因而, 在设施输出滤波器的过程中, 必须科学和严谨。尤其是变频器的输出端不能接入电容器, 以防损害逆变管。

3.3 屏蔽措施的实施

变频器在生产制造的过程中已在其自身采取铁壳屏蔽其电磁干扰, 因而其本身是具有一定的电磁干扰屏蔽特性的。对变频器干扰源的屏蔽, 该研究者认为应该在电动机和变频器之间输出线上使用钢管进行屏蔽, 尤其是由外部信号控制变频器的情况下, 要尽可能地控制其信号线的长度, 且信号线要与主电路分离开来。在实施屏蔽措施后, 为保证其效率, 通常应该将屏蔽罩可靠接地, 以防电流谐波会对其邻近的设备造成辐射干扰。除此之外, 由于变频器采用的是高性能的集成电路, 外来电磁干扰通过电缆而侵入变频器内, 而这些集成电路对外来电磁干扰比较敏感。因此, 在铺设电缆时应该实施高效的屏蔽抗干扰措施, 通常在模拟量控制线路上要使用屏蔽线及屏蔽层, 且靠近变频器的一端应接入控制电路的公共端。

3.4 接地措施的实施

接地措施是变频器的抗干扰措施中的重要内容, 其正确的接地方式能在有效抑制变频器干扰破坏的同时降低设备本身产生的干扰。很多情况下, 变电器实际应用过程中, 都因为未将电源零线与地线分清开来, 而导致控制系统中的控制信号与主电路导线屏蔽地连接混乱, 降低了系统运行的安全可靠性。因此, 为了保证变频器接地的正确性, 应该正确的将主回路端子进行接地, 不断提高变频器的抗干扰能力。当然, 变频器在接地过程中, 其接地导线的截面积不能小于2.5mm2, 且接地导线的长度也应控制在20m以内;另外变频器的接地不宜与其他动力设备接点处在同一处地方, 以防出现不必要的干扰现象。

4 结语

通过该文的论述, 了解到变频器在其应用过程中受到诸多干扰源的干扰破坏, 并随着变频器的广泛应用还呈现出日渐增强的趋势。为了提高变频器的抗干扰能力, 应该积极加强隔离、滤波、屏蔽及接地等措施的科学实施, 并不断创新变频器抗干扰技术, 有效保障变频器在工业领域乃至整个社会领域的功能作用。

摘要：变频器在工业领域中的广泛应用, 在提高工业生产效率的同时, 越来越受到诸多干扰问题的影响。本文结合工程实例对变频器在应用过程中出现的常见干扰源及抗干扰实际措施进行阐述, 旨在为相关领域的工作者提供参考。

关键词：变频器,电磁干扰,抗干扰

参考文献

[1]李丽.浅谈变频器的安装与抗干扰[J].中国电力教育, 2011 (3) .

变频器在离心机中应用分析 篇4

从分离机械的发展来看，数字交流变频器将替代原来的电磁调速、直流调速、液力偶合调速、多速电机，而逐步成为分离机械的主要驱动装置。本文将介绍的是ABB公司的新品ACS550变频器在分离机械的设计和应用。

ACS550是ABB公司最新推出的智能性变频器，该系列变频器用于0.75KW～355KW低压交流传动。它能精确地控制速度和转矩，能匹配现有的标准鼠笼异步电动机。ACS550具有三种控制方式，即标量V/F控制、无传感器矢量控制、转矩控制，所以该款变频器不仅能够适合于最简单的电机运转，同时也可以应用在复杂的工作场合。其可靠的过载能力设计，也可以同时满足普通负载和重载工作。

分离机械的驱动电机一般分为单电机驱动和多电机驱动两种，本文将主要介绍ACS550变频器在作为单电机驱动的典型案例三足式离心机的应用和作为多电机取得驱动的典型案例卧螺离心机的应用。

2、变频器在三足式离心机中的应用

三足式离心机是一种结构简单、对物料的适应性很强、应用面最广的立式离心机，

分沉降型和过滤型两大类。应用最多的是过滤型三足式离心机。它即能适于分离粒径仅为数微米的细颗粒，也能用于成件物品的脱液。通过调整各操作工序的延续时间，可用于分离过滤难易程度不同的各种悬浮液，通过调节滤饼的洗涤时间，可以满足不同的洗涤要求。这种机型主要适用于中小型的生产规模，但由于有上述很多长处，所以广泛应用于制药、化工、轻工、纺织、食品、机械制造等工业部门。

在本应用中，变频器驱动的是离心机的转鼓，启动平稳，分离因数可调;彻底克服了传统直流碳刷式离心机噪音大、故障率高、使用寿命短、转速不稳定等缺点，是重力沉降分离设备更新换代产品。交流变频离心机在减震系统和变频电机等几项重要指标上具有鲜明的特色和独创性。常见的三足式离心机的单机驱动功率在3KW 与55KW之间，ACS550完全可以胜任。

ACS550在三足式离心机中的应用原理ACS550变频器的原理，在其外围线路中，主要分三个部分：

(1)直流母线UDC 、UDC-端接制动单 、?端，然后根据不同的选择(如回馈制动接电网三相、能耗制动则接制动电阻)，Tk为制动单元的内部继电器，当本单元出现故障时，Tk动作，通过变频器的端子DI4定义，瞬间封锁U/V/W输出。

(2)控制回路输入、输出端子中，采用宏9902=5的定义

DI1：手动/自动起动/停车(手动):得电起动

DI2：正转/反转(手动):得电转向为反转

DI3：EXT1/EXT2选择:得电选择自动控制

变频器应用中的干扰及抑制 篇5

1.1 主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰 (EMI) , 是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰, 通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载, 它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外, 变频器的逆变器大多采用PWM技术当其工作于开关模式并作高速切换时, 产生大量耦合性噪声。因此, 变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面, 电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源, 如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变, 从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后, 若不加以处理, 电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电;浪涌、跌落尖峰电压脉冲;射频干扰。其次, 共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

1.2 电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波, 对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的, 主要分电磁辐射、传导、感应耦合。

1.2.1 电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内, 它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载, 它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术, 当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时, 其输出的电压和电流的功率谱是离散的, 并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换 (dv/dt可达1k V/μs以上) 所引起的辐射干扰问题相当突出。当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞, 则辐射强度与干扰信号的波长有关, 当孔洞的大小与电磁波的波长接近时, 会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样, 变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

1.2.2 传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射, 也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比, 其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是:接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络, 并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络, 使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

2 抗电磁干扰的措施

2.1 隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中, 通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰, 电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

2.2 滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗, 在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰, 可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备, 可在电源线上设置电源噪声滤波器, 以免传导干扰。

2.3 屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽, 不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽, 特别是以外部信号控制变频器时, 要求信号线尽可能短 (一般为20m以内) , 且信号线采用双芯屏蔽, 并与主电路及控制回路完全分离, 不能放于同一配管或线槽内, 周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效屏蔽罩必须可靠接地。

2.4 接地

实践证明, 接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合, 防止外部干扰的侵入, 提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式, 要根据具体情况采用, 要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中, 只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好;多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好;混合接地是根据信号频率和接地线长度, 系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端, 从安全和降低噪声的需要出发, 必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上, 也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端, 另一端与接地极相连, 接地电阻取值小于100Ω, 接地线长度在20m以内, 并注意合理选择接地极的位置。当系统的抗干扰能力要求较高时, 为减少对电源的干扰, 在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器输入侧的谐波电流, 改善功率因数, 可在变频器输入端加装交流电抗器, 选用与否可视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定, 一般情况下采用为好。为改善变频器输出电流, 减少电动机噪声, 可在变频器输出端加装交流电抗器。以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等, 还须在软件上采取抗干扰措施。

2.5 正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品, 其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃, 最高温度不超过5 0℃;变频器的安装海拔高度应小于1000m, 超过此规定应降容使用;变频器不能安装在经常发生振动的地方, 对振动冲击较大的场合, 应采用加橡胶垫等防振措施;不能安装在电磁干扰源附近;不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境;不能安装在潮湿环境中, 如潮湿管道下面, 应尽量采用密封柜式结构, 并且要确保变频器通风畅通, 确保控制柜有足够的冷却风量, 其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。

3 结语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析, 提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用, 变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高, 满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。

摘要：变频技术的提高使得交流电动机的应用越来越广泛, 其干扰问题日益引起人们的重视。本文介绍了变频调速系统的主要电磁干扰源及途径, 并分析了抗电磁干扰的措施。

关键词：变频器,电磁干扰,抗电磁干扰

参考文献

[1]韩安荣.通用变频器及其应用 (第2版) [M].北京:机械工业出版社, 2000.

[2]吴忠智, 吴加林.变频器应用手册[Z].北京:机械工业出版社, 1995.

[3]王定华, 等.电磁兼容性原理与设计[M].四川:电子科技大学出版社, 1995.

变频器应用中的干扰及其抑制 篇6

变频器调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能, 在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动, 可以减少设备和电机的机械冲击, 延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展, 变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中, 如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用, 保证了调节精度, 减轻了工人的劳动强度, 提高了经济效益, 但随之也带来了一些干扰问题。现场的供电和用电设备会对变频器产生影响, 变频器运行时产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。变频器产生的干扰主要有三种:对电子设备的干扰、对通信设备的干扰及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰;对通信设备和无线电等产生的干扰为放射干扰。下面主要讨论变频器的干扰及其抑制方法。

1 变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

1.1 主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰 (EMI) , 是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰, 通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载, 它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变器大多采用PWM技术, 当其工作于开关模式并作高速切换时 , 产生大量耦合性噪声。因此, 变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源, 如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变, 从而对电网中其他设备产生危害的干扰。

1.2 电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波, 对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的, 主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为:1对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;2对直接驱动的电动机产生电磁噪声, 使得电动机铁耗和铜耗增加, 并传导干扰到电源, 通过配电网络传导给系统其他设备;3变频器对相邻的其他线路产生感应耦合, 感应出干扰电压或电流。同样, 系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。

2 抗电磁干扰的措施

据电磁性的基本原理, 形成电磁干扰 (EMI) 须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰, 可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中, 硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施, 一般从抗和防两方面入手来抑制干扰, 其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。1隔离。所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中, 通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰, 电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。2滤波。设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗, 在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰, 可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备, 可在电源线上设置电源噪声滤波器, 以免传导干扰。3屏蔽。屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽, 不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽, 特别是以外部信号控制变频器时, 要求信号线尽可能短 (一般为20m以内) , 且信号线采用双芯屏蔽, 并与主电路及控制回路完全分离, 不能放于同一配管或线槽内, 周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。4接地。接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合, 防止外部干扰的侵入, 提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式, 要根据具体情况采用。5正确安装。由于变频器属于精密的功率电力电子产品, 其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃, 最高温度不超过50℃;变频器的安装海拔高度应小于1000m, 超过此规定应降容使用;变频器不能安装在经常发生振动的地方, 对振动冲击较大的场合, 应采用加橡胶垫等防振措施;不能安装在电磁干扰源附近;不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境;不能安装在潮湿环境中, 如潮湿管道下面, 应尽量采用密封柜式结构, 要确保变频器通风畅通。

3 变频控制系统设计中应注意的其他问题

在变频器控制系统设计与应用中要注意以下几个方面的问题。1在设备排列布置时, 应该注意将变频器单独布置, 尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中, 由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置, 应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开, 比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。2变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护, 但切记不可频繁操作。由于变频器内部有大电容, 其放电过程较为缓慢, 频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。3控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现, 不要通过接触器实现启/停。否则, 频繁的操作可能损坏内部元件。4尽量减少变频器与控制系统不必要的连线, 以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外, 其它如控制电源等应分开。由于控制系统及变频器均需要24V直流电源, 而生产厂家为了节省一个直流电源, 往往用一个直流电源分两路分别对两个系统供电, 有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰, 所以在设计中或订货时要特别加以说明, 要求用两个直流电源分别对两个系统供电。5注意变频器对电网的干扰。变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响, 使电网波型严重畸变, 可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低, 大功率变频器应特别注意。解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数, 同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加电抗器以减少对电网产生的影响, 而进线电抗器可以由变频器供应商配套提供, 但在订货时要加以说明。6变频器柜内除本机专用的空气开关外, 不宜安置其它操作性开关电器, 以免开关噪声入侵变频器, 造成误动作。7应注意限制最低转速。在低转速时, 电机噪声增大, 电机冷却能力下降, 若负载转矩较大或满载, 可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机, 应考虑加大额定功率, 或增加辅助的强风冷却。8注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分, 电机转矩中含有脉动分量, 有可能造成电机的振动与机械振动产生共振, 使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后, 利用变频器频率跳跃功能设置, 躲开共振频率点。

4 结束语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析, 提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用, 变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高, 满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。

摘要：变频器在工业生产中的应用越来越广泛, 其干扰问题日益引起人们的重视。本文主要介绍了变频器应用系统中干扰产生的来源及其传播途径, 提出了抗干扰的实际解方法, 阐述了在变频器应用系统设计和安装中抑制干扰的具体措施。

变频器应用中的干扰问题及其对策 篇7

1 变频器干扰的来源

首先是来自外部电网的干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备, 非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变, 从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加趾理, 电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有: (1) 过压、欠压、瞬时掉电; (2) 浪涌、跌落; (3) 尖峰电压脉冲; (4) 射频干扰。

1.1 晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时, 由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通, 容易使网络电压出现凹口, 波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害, 从而导致输入回路击穿而烧毁。

1.2 电力补偿电容对变频器的干扰

电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求, 为此, 许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。

其次, 是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载, 它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用pwm技术, 当工作于开关模式且作高速切换时, 产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。

变频器的输入和输出电流中, 都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外, 还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去, 形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。

(1) 输入电流的波形变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压u1大于电容器两端的直流电压ud时, 整流桥中才有充电电流。因此, 充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近, 呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明, 输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的, 分别是50Hz基波的80%和70%。

(2) 输出电压与电流的波形绝大多数变频器的逆变桥都采用spwm调制方式, 其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波;由于电动机定子绕组的电感性质, 定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。

2 干扰信号的传播方式

变频器能产生功率较大的谐波, 由于功率较大, 对系统其它设备干扰性较强, 其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的, 主要分传导 (即电路耦合) 、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声, 使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源, 通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合, 感应出干扰电压或电流。

3 变频调速系统的抗干扰对策

据电磁性的基本原理, 形成电磁干扰 (emi) 须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰, 可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中, 硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施, 一般从抗和防两方而人手来抑制干扰, 其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1 所谓干扰的隔离, 是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电的联系。

在变频调速传动系统中, 通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰, 电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

3.2 在系统线路巾设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。

为减少电磁噪声和损耗, 在变频器输出侧可没置输出滤波器;为减少对电源干扰, 可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备, 可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中, 除了上述较低的谐波成分外, 还有许多频率很高的谐波电流, 它们将以各种方式把自己的能量传播出去, 形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同, 可分为:

1) 输入滤波器通常又有两种:

(1) 线路滤波器主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。

(2) 辐射滤波器主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。

2) 输出滤波器也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗干扰的作用, 且能削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。

3.3 屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。

通常变频器本身用铁壳屏蔽, 不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽, 特别是以外部信号控制变频器时, 要求信号线尽可能短 (一般为20m以内) , 且信号线采用双芯屏蔽, 并与主电路线 (ac380v) 及控制线 (ac220v) 完全分离, 决不能放于同一配管或线槽内, 周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效, 屏蔽罩必须可靠接地。

3.4 正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰, 又能降低设备本身对外界的干扰。

在实际应用系统中, 由于系统电源零线 (中线) 、地线 (保护接地、系统接地) 不分、控制系统屏蔽地 (控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地) 的混乱连接, 大大降低了系统的稳定性和可靠性。

3.5 采用电抗器

在变频3S的输入电流中频率较低的谐波分量 (5次谐波、7次谐波, 11次谐波、13次谐波等所) 所占的比重是很高的, 它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外, 还因为它们消耗了大量的无功功率, 使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串人电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

3.6 合理布线, 对于通过感应方式传播的干扰信号, 可以通过合理布线的方式来削弱。

具体方法有:

(1) 设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线;

(2) 其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行。

4 结论

通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析, 提出了解决这些问题的实际对策, 随着新技术和新理论不断在变频器上的应用, 重视变频器的emc要求, 已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题, 也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高, 满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。我们相信变频器的emc问题一定会得到有效解决。

摘要：文中主要介绍了变频器的干扰的形成、来源途径, 以及防止干扰的对策及其在实际应用中几种有效的抗干扰措施。

变频器应用中的干扰问题及其对策 篇8

1.1 来自外部电网的干扰。

电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备, 非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变, 从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理, 电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有a过压、欠压、瞬时掉电b浪涌、跌落c尖峰电压脉冲d射频干扰。

1.1.1 晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时, 由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通, 容易使网络电压出现凹口, 波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害, 从而导致输入回路击穿而烧毁。

1.1.2 电力补偿电容对变频器的干扰

电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求, 为此, 许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中, 网络电压有可能出现很高的峰值, 其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。

1.2 变频器自身对外部的干扰。

变频器的整流桥对电网来说是非线性负载, 它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术, 当工作于开关模式且作高速切换时, 产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。

变频器的输入和输出电流中, 都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外, 还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去, 形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。

1.2.1 输入电流的波形:

变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于电容器两端的直流电压UD时, 整流桥中才有充电电流。因此, 充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近, 呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明, 输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的, 分别是50HZ基波的80%和70%。

1.2.2 输出电压与电流的波形:

绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式, 其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波;由于电动机定子绕组的电感性质, 定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。

2 干扰信号的传播方式

变频器能产生功率较大的谐波, 由于功率较大, 对系统其它设备干扰性较强, 其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的, 主要分传导 (即电路耦合) 、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声, 使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源, 通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合, 感应出干扰电压或电流。同样, 系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。

2.1 电路耦合方式即通过电源网络传播。

由于输入电流为非正弦波, 当变频器的容量较大时, 将使网络电压产生畸变, 影响其他设备工工作, 同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加, 影响了电机的运转特性。显然, 这是变频输入电流干扰信号的主要传播方式。

2.2 感应耦合方式当变频器的输入电路或

输出电路与其他设备的电路挨得很近时, 变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种:

2.2.1 电磁感应方式, 这是电流干扰信号的主要方式;

2.2.2 静电感应方式, 这是电压干扰信号的主要方式。

2.3 空中幅射方式即以电磁波方式向空中幅射, 这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。

3 变频调速系统的抗干扰对策

据电磁性的基本原理, 形成电磁干扰 (EMI) 须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰, 可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中, 硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施, 一般从抗和防两方面入手来抑制干扰, 其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1 所谓干扰的隔离, 是指从电路上把干扰

源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中, 通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰, 电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

3.2 在系统线路中设置滤波器的作用是为

了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗, 在变频器输出侧可设置输出滤波器;为减少对电源干扰, 可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备, 可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中, 除了上述较低的谐波成分外, 还有许多频率很高的谐波电流, 它们将以各种方式把自己的能量传播出去, 形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。

3.3 屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。

通常变频器本身用铁壳屏蔽, 不让其电磁干扰泄漏;输出线最好用钢管屏蔽, 特别是以外部信号控制变频器时, 要求信号线尽可能短 (一般为20m以内) , 且信号线采用双芯屏蔽, 并与主电路线 (AC380V) 及控制线 (AC220V) 完全分离, 决不能放于同一配管或线槽内, 周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效, 屏蔽罩必须可靠接地。

3.4 正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰, 又能降低设备本身对外界的干扰。

在实际应用系统中, 由于系统电源零线 (中线) 、地线 (保护接地、系统接地) 不分、控制系统屏蔽地 (控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地) 的混乱连接, 大大降低了系统的稳定性和可靠性。

对于变频器, 主回路端子PE (E、G) 的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段, 因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2, 长度控制在20m以内。建议变频器的接地与其它动力设备接地点分开, 不能共地。

3.5 采用电抗器

在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量 (5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所) 所占的比重是很高的, 它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外, 还因为它们消耗了大量的无功功率, 使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

3.6 合理布线

变频器实际应用中的抗干扰问题 篇9

1 变频器干扰的来源

1.1 来自外部电网的干扰

电网中的谐波主要通过变频器的供电电源来干扰变频器。电网中存在大量谐波源, 如各种整流设备、交直流互换器、电压调整设备、非线性负载及照明设备等, 这些都使电网中的电压、电流产生波形畸变, 从而对电网中其它设备产生干扰。变频器的供电电源受到被污染的交流电网干扰后, 若不加以处理, 电网噪声就会通过电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要形式有:过压、欠压、瞬时掉电;浪涌、跌落;尖峰电压脉冲;射频干扰等。

(1) 晶闸管换流设备对变频器的干扰。当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时, 由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间导通, 这就容易使网络电压出现凹口, 波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害, 从而导致输入回路被击穿而烧毁。

(2) 电力补偿电容对变频器的干扰。供电企业对用电单位的功率因数有一定的要求, 为此, 许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方式来提高功率因数。在补偿电容投入或切除的暂态过程中, 网络电压有可能出现很高的峰值, 其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而被击穿。

1.2 变频器自身的干扰

变频器的整流桥对电网来说是非线性负载, 它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外, 变频器的逆变器大多采用PMM技术, 当工作于开关模式且高速切换时, 产生大量耦合性噪声, 此时变频器对系统内其它电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。变频器的输入和输出电流中, 含有很多高次谐波成分, 除了能够构成电源无功损耗的较低次谐波外, 还有许多频率很高的无用谐波成分。它们以各种方式把自身的能量传播出去, 形成了对变频器本身和其它设备的干扰信号。

(1) 变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压大于电容器两端的直流电压时, 整流桥中才有充电电流。因此, 充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近, 呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明, 输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的, 分别为50Hz基波的80%和70%。

(2) 绝大多数变频器的逆变器都采用SPWM调制方式, 其输出电压为占空比按正弦规律分布的矩形式波形。由于电动机定子绕组的电感性质, 定子的电流十分接近于正弦波, 但其中与载波频率相等的谐波分量仍较大。

2 干扰信号的传播方式

变频器能产生功率较大的谐波, 对系统其它设备干扰性较强, 其干扰途径与一般电磁干扰途径是相同的, 主要分为传导 (即电路耦合) 、电磁辐射、感应耦合。具体过程为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁噪声, 使得电机铁耗和铜耗增加;传导干扰到电源, 再通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合, 感应出干扰电压或电流。同样, 系统内的干扰信号也通过相同的途径干扰变频器正常工作。

2.1 电路耦合方式

电路耦合方式即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波, 当变频器的容量较大时, 将使网络电压产生畸变, 影响其他设备工作, 同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加, 影响电机的运转特性。显然, 这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。

2.2 感应耦合方式

当变频器的输入电路或输出电路与其它设备的电路挨得非常近时, 变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其它设备中去。感应的方式有2种: (1) 电磁感应方式, 这是电流干扰信号的主要感应方式; (2) 静电感应方式, 这是电压干扰信号的主要感应方式。

2.3 空中辐射方式

空中辐射方式即以电磁波向空中幅射的方式传播, 这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。

3 变频器的抗干扰措施

根据电磁特性的基本原理, 形成电磁干扰 (EMI) 须要具备3个要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为了防止干扰, 可采用硬件和软件抗干扰措施。其中, 硬件抗干扰是采用一些具体措施来抗干扰, 也是最基本和最重要的抗干扰措施, 一般从“抗”和“防”两方面入手来抑制干扰。其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、屏蔽、滤波、接地等方法。

3.1 隔离

隔离是将电路上的干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 使它们不发生电气联系。在变频器调速传动系统中, 通常是电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以避免传导干扰。

3.2 屏蔽

通常变频器本身采用铁壳屏蔽是很有效的, 可以不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用铜管屏蔽, 特别是以外部信号控制变频器时, 要求信号线尽可能短, 一般在20m以内, 而且信号线要采用双芯屏蔽, 并与主电路线 (AC380V) 及控制线 (AC220V) 完全分离, 决不能放在同一配管或线槽内, 周围的敏感电子设备的线路也要屏蔽。为使屏蔽有效, 屏蔽罩必须可靠接地。

3.3 滤波

滤波是为了抑制干扰信号通过电源线传导干扰到电源或电动机。为减少电磁干扰, 在变频器输出侧可设置输出滤波器, 在变频器输入侧设置输入滤波器, 减少对电源的干扰;若线路中有敏感电子设备, 可在电源线上设置电源噪声滤波器以避免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中, 除了上述谐波干扰外, 还有许多频率很高的谐波电流, 它们以各种方式对其它设备进行干扰。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的, 根据使用的位置不同, 滤波器可分为输入滤波器和输出滤波器。

对变频器输出端的抗干扰措施必须注意到以下2点:功率变频器的输出端不允许接入电容器, 以避免在逆变管导通 (关断) 瞬间产生峰值很大的充电 (或放电) 电流损坏逆变功率管;输出滤波器由LC电路构成时, 滤波器内接入电容器的一侧必须与电动机侧相接。

3.4 接地

正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰, 又能降低设备本身对外界的干扰。在实际系统应用中, 由于系统电源零线、地线不分, 控制系统屏蔽地线 (控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地) 连接混乱, 从而大大降低了系统的稳定性和可靠性。

对于变频器, 主回路端子PE的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段, 因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应小于2.5mm2, 长度控制在20m以内。建议变频器的接地点与其它动力设备接地点分开, 不要共用。

3.5 采用电抗器

在变频器的输入电路中, 频率较低的谐波分量所占的比重很高, 它们除了可能干扰其它设备的正常运行之外, 还因为其消耗了大量的无功功率, 使得线路的功率因数大为降低。在输入电路内串入电抗器是抑制较低频率谐波电流的有效方法。

(1) 交流电抗器串联在电源与变频器的输入侧之间。其主要功能有:通过抑制谐波电流将功率因数提高至0.75～0.85;削弱输入电路中浪涌电流对变频器的冲击;削弱电压不平衡的影响。

(2) 直流电抗器串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功能比较单一, 就是削弱输入电流中的高次谐波成分。在提高功率因数方面比交流电抗器有效, 可达到0.95, 具有结构简单、体积小等优点。

3.6 合理布线

对于通过感应方式传播的干扰信号, 可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有:

(1) 设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入、输出线。