变频器干扰问题及其处理措施

变频器干扰问题及其处理措施

朱楠

朱楠浙江工业职业技术学院312000

摘要本文论述了变频器的基本原理及其干扰的主要来源，列举了干扰信号的常见传播方式，并提出了处理变频器干扰问题的几点措施。

关键词变频器干扰处理措施

自从变频器进入到我国市场之后，在极短的时间之内就得到了十分广泛的运用。随着现代科学技术的飞速发展，变频器以其所具有的智能化、数字化及网络化等优势也愈来愈受到人们的喜爱。变频器在控制系统及家用电器等方面的运用也变得更加普遍。如今，随着变频器使用范围的逐步扩大，其所暴露出来的不足也变得越来越多，尤其是在各类工业化控制系统当中，因为它们绝大部分都处于强电电路及强电设备所构成的恶劣电磁环境当中，导致系统电磁干扰的现象变得越来越严重。变频器干扰有时会直接导致该系统的硬件损坏，或者造成微处理器系统程序运行的失控，进而出现控制失灵，发生设备与安全生产事故。变频器系统之可靠性将直接影响到企业的安全生产及经济运行。由此可见，系统抗干扰能力将关系到本系统的可靠性运行。为解决好变频器干扰问题，一定要熟悉变频器的基本工作原理，了解干扰之来源及干扰传播的方式，随后再对症下药，针对不同干扰分别落实不同的抗干扰措施。

1.变频器的基本原理

众所周知，变频器主要由主电路与控制电路两部分组成，主电路包括了整流电路、中间直流电路及逆变电路等三大部分，而控制电路则包括了中央处理器、数字信号处理器、A/D与D/A转换电路、I/O接口电路、通信接口电路、输出信号检测电路及数字操作盘电路、控制电源等。交流异步电动机同步转速主要是由其磁极对数与电源频率所决定的，其表达式是：ns=60f/p，而异步电动机轴转速和同步转速之间主要存在以下关系：n=60f(1-s)/p，s=(ns-n)/ns，本公式中的n为异步电动机轴转速，f为异步电动机电源频率，s为电动机转差率，p为电动机极对数，ns为异步电动机同步转速。由以上公式可知，转速n和频率f成正比关系，只需改变频率f，就能改变电动机转速，而变频器就是通过改变电动机之电源频率，以实现速变调节的一种具有高效率性能的调速手段。

2．变频器干扰的主要来源

外部电网干扰。应当说，谐波干扰一般是以变频器作为其供电电源的一种干扰型变频器。电网之中具有很多的谐波源。以上负荷将导致电网当中的电压与电流造成波形之变化，因而容易对于其他各类设备形成危害。变频器所具有的电源往往出自于被污染之后的电网，一旦对于外部电网的干扰不进行妥善处理，电网的噪声就将以电网电源电路为途径对变频器造成干扰。

2.2变频器自身对外部的干扰。变频器整流桥对于电网而言是一种非线性的负载，其形成的谐波对于电网当中的其他各类电子设备与电气设备将会形成谐波干扰。同时，变频器当中的逆变器主要运用了pwm技术，一旦在工作中对开关进行快速切换，就会形成很多耦合性的噪声。

3．干扰信号的常见传播方式

一是电路耦合方式，也就是通过电源进行网络传播。二是感应耦合方式，当变频器输入电路或者输出电路和其他各类设备的电路靠得比较近时，变频器高次谐波信号将以感应之方式耦合到其他各类设备之中。

4．处理变频器干扰问题的几点措施

4.1消除谐波

4.1.1谐波及其危害。随着现代供电系统当中不断增加的非线性负载，电网电压已具有极强的高次谐波成分，假如应用了变频器，就会导致电网电流与电压波形之畸变，高次谐波就会显著增加，从而导致电网电压形成相应的脉动，进而传播到同一电网当中的其它各类供电设备，影响到其它各类设备的安全运转。谐波所产生的危害可以分为很多种。

4.1.2消除谐波的主要方法：一是从源头上消除谐波，可以采用有谐波装置或者负载。二是被动消除谐波。

4.1.3滤波器的应用。在现实中，各类滤波器的全面应用，能够有效消除谐波对于电网所产生的影响。现在分别谈谈三类滤波器的应用：一是LC无源滤波器。它是由多个电容器、电阻器及电抗器等串联和组合而成的，这类滤波器在使用中可并联于含有谐波的电网之上，电路依据需要补偿之功率因数与谐波含量，该滤波器将对基波频率补偿无功功率，而对谐波呈现出低阻抗，从而滤除各次的谐波电流，以大大改善电网的质量。二是有源滤波器。它是由控制器与IGBT组成的逆变器、电容器等组合而成的，通过安装了有源滤波器的电路，能够实时检测出负荷电流，并将所测量到的谐波在高性能的控制器中进行处理，并输出负荷当中的谐波信号，并用于控制PWM，即脉宽调制的IGBT功率模块，同时，通过线路电抗器注入到反相位谐波电流之中，从而精确地将谐波电流予以互相抵消。三是混合有源滤波器。它是由无源滤波器与有源滤波器所组合而成的。

4.2隔离。干扰隔离主要指的是运用电路，将干扰源与容易受到干扰的内容加以隔离，让其不至于产生联系。通过变频的调速与传动，一般来说是通过在电源与放大器电路当中的电源线上安装隔离变压器，从而避免出现传导上的干扰，而电源隔离变压器还可运用噪声来对变压器进行隔离。

4.3屏蔽。屏蔽是一种十分有作用的压制干扰的方式。一般来说，变频器自身是运用铁壳进行屏蔽的，并不会导致电磁出现干扰上的泄漏。而输出线最好是通过钢管加以屏蔽的，尤其是运用外部信号来管理变频器之时，就要求所使用的信号线应当尽量短，具体来说是要控制在20m之内，而且信号线应当运用双芯加以屏蔽，并和主电路、控制回路进行整体意义上的分离，而不能存在于同样的配管或者线槽之中，同理，对于那些电子敏感设备线路，自然也需要加以屏蔽。而为了让屏蔽做到真正有效，屏蔽罩就一定要尽可能地做到可靠地接地。

4.4接地。事实上，接地一般都是控制噪声与预防出现干扰的一种重要方式。具体的接地方式主要有多点式接地、一点式接地、经过母线接地等数种，应当依据变频器的情况采取措施，不要由于出现接地不良而造成对于设备之不良影响。单点接地主要是指在电路或者装置当中，唯有一个物理点被确定成为接地点。多点接地主要是指装置当中的多个接地点都要直接连接到离开其最近的一个接地点。混合接地主要是依据信号频率以及接地线的长度，通过全面运用单点接地以及多点接地共同使用等形式。变频器自身就有专门的接地端子，应当从安全与减少噪声之所需出发，一定要接地。

5．结论

综上所述，由于现代技术在不断发展，变频器也在持续升级，但是，干扰变频器的技术也在不断地发展，由此而造成研究变频器干扰问题的难度变得越来越大，这也就成为了变频器应用与推广的重点之一。为此，要不断改进变频器本身的功能，力争更好地解决变频器干扰问题。

参考文献

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