变频器应用中干扰研究论文

关键词：干扰浅谈问题变频器

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。下面是小编为大家整理的《变频器应用中干扰研究论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

变频器应用中干扰研究论文篇1：

浅谈变频器抗干扰问题

摘要：变频器在工作中常常出现干扰问题，如果不解决变频器的该问题，变频器将不能稳定运行。因此，变频器使用的首先要解决变频器的干扰，文中从变频器干扰的形成、来源、途径以及抗干扰的措施几个方面进行论述，来解决变频器的干扰问题。

关键词：变频器；电磁耦合；电磁干扰；抗干扰

由于变频器可以实现无级调速，而且还具有许多特有的功能，并以其良好的调速性能、价格优势，在工业控制系统中得到广泛应用，但变频器的使用也产生了以下严重的干扰问题：

（1）变频器在运行中会产生的电磁干扰，会使电网产生谐振。

（2）变频器在运行中增加了电动机附加损耗。

（3）变频器在运行中会给其他电子设备、通讯设备造成干扰。

因此，我们通过研究变频器的抗干扰技术，来解决变频器运行过程中的干扰问题。下面从变频器干扰的形成、来源、途径以及抗干扰的措施几个方面对变频器的干扰进行分析。

一、变频器干扰的来源

变频器的干扰包括外部因素对变频器的干扰和变频器对外部设备的干扰。

（一）外部电网对变频器的干扰

电网中的谐波会干扰变频器的正常运行，主要是通过变频器的供电电源来干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有过压、欠压、瞬时掉电、浪涌、跌落、尖峰电压脉冲、射频干扰等。主要有以下两个方面：

（1）晶闸管换流设备对变频器的干扰。当供电网络内有大容量的晶闸管换流设备时，会使电网电压出现凹口，波形会产生严重失真。

（2）电力补偿电容对变频器的干扰。电力部门都对用电单位的功率因数有严格的要求，因此，许多单位都在变电所旁边建有电容室，利用电容补偿的方法来提高功率因数，达到电力部门的要求。在补偿电容投入或切出的瞬间，电网电压会出现一个很高的峰值，其结果有可能使变频器的整流二极管因过电压而击穿。

（二）变频器对外部设备的干扰

变频器大多都采用交—直—交的形式，所以变频器的桥式整流对电网来说是一个非线性的负载，它在通电过程中会产生谐波，对在同一电网运行的其它电子设备产生谐波干扰。还有，变频器中的逆变器技术大多采用PWM，当电子器件工作于开关模式并且高速切换时，会产生大量耦合性电磁噪声。因此，变频器会对系统内其它的电子设备产生不同程度的干扰。另外，变频器的输入和输出电流中，也含有许多高次谐波。这些高次谐波会向周边辐射，进而对变频器本身和其它电子设备进行干扰。

（1）变频器输入电流的波形。变频器的输入侧需要把交流信号变为直流信号，因此，需要二极管桥式整流电路和大电容滤波电路。很显然，只有电源的电压瞬时值大于电容器两端的直流电压时，整流桥中才有充电电流流过。因此，充电电流是不连续的冲击波形式，具有非常强的高次谐波。

（2）变频器输出电压与电流的波形。变频器需要把直流信号变为频率可以调节交流信号，因此，需要采用逆变桥进行逆变，大多逆变桥都采用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波；因为三相异步电动机的定子绕组是感性负载，定子电流又非常接近于正弦波。但是，与载波频率相等的谐波分量还是非常大的。

二、变频器干扰信号的传播方式

变频器在运行过程中会产生功率较大的谐波，对系统的其他设备造成干扰性，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一样的，主要分电路耦合、电磁辐射、感应耦合三种方式。具体干扰形式如下：

（1）对其周围的电子设备产生一定的电磁辐射。

（2）对其直接驱动的三相异步电动机产生电磁噪声干扰，使得电动机的损耗增加。

（3）传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备。

（4）对相邻的其它线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。

（5）系统内的干扰信号通过感应耦合干扰变频器的正常工作。

（一）电路耦合的方式

由于变频器的输入电流为非正弦波，当变频器的容量比较大时，会对电网电压产生影响使其畸变，影响其他电子设备的正常工作；同时输出端产生的干扰会使电动机的损耗增加，影响电动机的运行性能。显然，电路耦合是变频器输入电流和输出电压、电流干扰信号的主要传播方式。

（二）感应耦合的方式

当变频器的输入电路或输出电路与其他电子设备的离得很近时，变频器产生的高次谐波干扰信号将会通过感应耦合的方式传到其他设备中去。感应耦合的方式有电磁感应和静电感应两种方式。

（三）电磁幅射的方式

频率很高的谐波分量会以电磁波的方式向空中幅射，进而干扰其他设备。

三、变频调速系统抗干扰的措施

要形成电磁干扰必须具备三个要素就是电磁干扰源、电磁干扰途径还有对电磁干扰敏感的系统。具体的措施可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

（一）干扰的隔离

把干扰源和易受干扰的部分从电路上进行隔离，使它们不发生电的联系。在变频调速系统中，通常是采用隔離变压器进行隔离，以免传导干扰。

（二）设置滤波器

为减少电磁噪声和损耗，在变频器输入侧设置输入滤波器；在变频器输出侧设置输出滤波器。因为在变频器的输入和输出电路中有许多频率很高的谐波电流，会对其他设备造成干扰。接入滤波器就是削弱频率较高谐波分量的最好方法。根据滤波器使用位置的不同，可分为输入滤波器和输出滤波器。

输入滤波器通常有以下两种：

（1）线路滤波器。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谐波成分。

输出滤波器

用来削弱输出电流中的高次谐波成分。它不仅可以起到抗干扰的作用，还可以削弱三相异步电动机中由高次谐波电流引起的附加转矩。

对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下方面：

（1）变频器的输出端绝对不允许接入电容器，以免在逆变管导通或关断的瞬间，产生峰值很大的充电（或放电）电流，损坏逆变管。

（2）输出滤波器一由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，必须要和电动机侧相接。

（3）屏蔽干扰源是抑制干扰最行之有效的方法。

（三）接地

在变频器使用过程中，主回路端子PE（E、G）的正确接地是提高变频器抑制噪声和减小变频器干扰的重要手段，在使用时必须将此端子与大地可靠连接，如果变频器和其他设备或者是多台变频器一起接地时，每台设备应分别和接地干线相接，绝对不允许将一台设备的接地端和另外一台的接地线相接后再接地。

（四）串入电抗器

在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量所占的比重是很高的，它们会干扰其他设备的正常运行，还会使线路的功率因数下降。因此，在输入电路内串入电抗器，用来抑制此类谐波电流。

（五）合理布线

变频器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。具体方法如下：

1.使设备的电源线和信号线远离变频器的输入、输出线。

2.使其他设备的电源线和信号线应和变频器的输入、输出线垂直。

四、结论

本文通过对变频器运行过程中干扰源和传播途径进行分析，提出了解决这些问题的方法，力求在变频器的使用过程解决好干扰的问题。

参考资料：

（1）变频器应用手册，吴忠智、吴加林编著，机械工业出版社。

（2）电磁兼容性原理与设计，王定华著，电子科技大学出版社。

作者：马永杰

变频器应用中干扰研究论文篇2：

变频器应用中的干扰与抗干扰措施分析

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

随着社会经济的发展和科学技术的不断壮大，变频器被广泛的应用于工业生产的各个领域，其作为一种集自动控制、微电子、通信等技术为一体的调速技术，具有较好的调速及节能性能，为工业领域带来了较好的经济效益。然而，由于变频器本身存在的不足，难以避免电磁干扰的影响，容易导致硬件损坏，运行失控现象的发生，严重时还会造成设备和生产事故。在变频器的应用领域越来越广泛的形势下，如何通过采取有效措施提高变频器系统的抗干扰能力是不可忽视的重要问题。

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設过程中，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。

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）.

[2] 安成平.变频器的抗干扰措施及常见故障分析[J].青海科技，2009（3）.

作者：冯昊

变频器应用中干扰研究论文篇3：

矿井变频器干扰问题的解决方案

摘要：煤矿机电设备不同于普通的电器设备，它对设备的安全和质量等级要求很高，必须保证设备的质量问题。但是变频器干扰问题一直是困扰煤矿行业的常见问题，造成故障的原因很多，需要工程师结合理论知识和实际经验分析，最后解决问题。本文主要以某矿井变频器故障为实例，论述了如何解决变频器干扰的问题。

关键词：煤矿机电设备；变频器干扰；故障；理论知识

背景

变频调速技术以其优异的调速性能和显著的节能效果成为目前最流行的交流调速方式。逆变器系统的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。变频器及其节电、高可靠性和高效率广泛应用于各行各样的等电气设备中，保证了使用的精度，降低了劳动强度，提高了经济效率，但也带来了一些干扰问题。严重的干扰会对其控制电路造成损害，对微处理器失去控制等，导致设备和生产事故。因此，工程技术人员应熟悉逆变器干扰的类型、原因及对策，以保证设备的正常运行。

具体案例说明：钻井一公司项目一部钻井队的设备是于2012年8月份投产使用的，设备在某石油机械厂验收期间就发现CAT发电机组存在突然停机问题。同时，由于发生停机的时间不确定，发生频率不高，停机后还能正常启动，没有任何异常显示，停机问题一直没能找到根本原因，后来经多次处理都没能彻底解决此项问题。

随着设备使用年限增加和电气元件老化，CAT发电机组停机评论随之增加。在正常生产时，井队由于此问题造成多次顿钻，溜钻事故，对设备造成损坏的同时影响钻井生产的顺利进行，加大了井下事故的发生频率，严重威胁人身、设备、井下安全。

1.钻井队变频器遇到具体的故障

钻井队在依深1井起井架前，变频器速度反馈使用编码器时，系统电流相对较小，就会出现CAT发电机组频繁停机情况；如果速度反馈不适用编码器，系统电流相对较大，停车频率会有所减少，但绞车同步问题就得不到保证。另外，CAT发电机组在运行时，发动机系统状态指示灯一直闪烁；停机前，仪表盘上指示进气阻力增大，转速下降停机。

2.干扰的原因分析

2.1变频器产生的干扰

变频器由主电路和控制电路两部分组成。变频器整流桥对于电网来说是一种非线性负载（开关作用），在工作的时候产生的高次谐波，这些高次谐波会对同一电网的其他电器设备产生谐波干扰。控制回路是一个小的能量和微弱的信号环，极易受到其他设备的干扰，导致逆变器本身和外围设备无法正常工作。逆变器逆变器主要采用PWM技术。在实际工作时需要高速的切换工作模式，这样就会产生大量的耦合噪声。这些噪声信号就会以各种方式进行能量的传播，形成逆变器本身和其他设备的干扰信号，这种干扰在实际的工程项目中经常出现。

2.2电网对变频器的干扰

电网的干扰主要是通过影响变频器的电源来干扰变频器。在实际工作中，电网中存在着很多谐波源，如各种整流设备、交流直流交换设备、电子调压设备、非线性负载、照明设备等。这些负载容易导致电网中的波形和电压失真，可能对电网中的其他设备造成有害干扰。在逆变器的电源被受污染的交流电网干扰后，如果未处理，电网噪声会通过电网供电线路干扰逆变器。电源对逆变器的干扰源主要表现为如下几种故障：过电压、欠压、瞬时功率损耗、大幅下降、峰值电压脉、无线电频率干扰等。其次，通过逆变器控制信号线的共模干扰也会干扰逆变器的正常工作。

在上面的式子中： f表示的是电源频率；p表示的是电机极对数；s为电机转差率；n表示的为电机转速，只要改变f，就可实现n的变化而达到无级调速的目的。当电源网络中有一个大容量的晶闸管在进行整流工作时，因为晶闸管在进行整流工作时，它的每一相位都会有一段时间处于打开状态，容易造成电压的缺口，这时候的波形会严重失真。逆变器输入端整流电路由于反向恢复电压较大而损坏，最终导致输入电路故障损坏。

3. 变频器故障分析

通过现场情况分析，造成CAT发电机组频繁停机的主要原因是变频器的电磁兼容性不好，加之多年使用后，變频器中的电气元件存在不同程度的老化，所以变频器在使用时产生大量高频有害解波，这些有害谐波对CAT发电机组上的DC24V电源产生影响，同时干扰CAT发电机组上的发动机调速信号。另外，动力电缆和控制电缆在敷设时都在同一个电缆槽内，电磁感应也会对控制系统产生一定干扰。

4. 变频调速系统的抗干扰对策

在工业领域，必须采取适当的措施减少干扰，并在允许的范围内抑制干扰。电磁干扰（EMI）的形成必须包含三个要素：电磁干扰源、电磁干扰路径和对电磁干扰敏感的系统。相应地，抗干扰有三种基本原则：一是从源头入手，抑制和消除干扰源；二是切断干扰对系统的传播路径；三是降低系统对干扰信号的灵敏度。

在工程中，屏蔽、隔离、滤波、接地等通常用于抑制干扰。

4.1屏蔽干扰源

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效途径。通常情况下，逆变器本身由铁壳屏蔽，输出线由钢管屏蔽，以避免电磁干扰的泄漏。同时，信号线尽可能短（一般在20米），和信号线屏蔽的双核心，连接到主电路（AC380 V）和控制线（AC220 V）是完全分离的，和周围的敏感电子设备线路也必须保护，必须可靠的接地和屏蔽。

4.2进行滤波处理

滤波是通过电源线对电源和电机的传导干扰来抑制逆变器的干扰信号。滤波器是用于衰减高频谐波分量。在逆变器的输出端提供一个输出滤波器，以减少其他因素对于电源的干扰。同时也可以在逆变器的输入端可以设置一个输入滤波器，以减少来自电网的干扰。

图1 微机控制板的电源抗干扰措施

4.3设置公地线

接地线是工程上最常见的抑制干扰传播的方式。良好的接地能有效抑制外界干扰，同时也能够减少设备本身的干扰。但是电机等强电气控制系统的接地线必须进行的可靠接地，同时微机控制板的屏蔽接地应单独接地，他们不可以公用地线。对于某些严重的干扰情况，建议将传感器和I/O接口屏蔽连接到控制板的控制地面。

4.4采取隔离措施

隔离是指从电路中隔离干扰源和容易受到干扰的部分。通常，在电源和放大器电路之间的电源线上使用隔离变压器，最常用的变压器光耦隔离装置，这样可以将电信号隔离开来，可以最大程度地减少避免干扰。