变频器应用中的干扰抑制措施

变频器应用中的干扰抑制措施

王凌云

关键词:变频器干扰抑制

一、谐波干扰及其途径

(1)谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。

(2)谐波可以通过电网传导到其他的用电器,影响了许多电器设备的正常运行,比如谐波会使变压器产生机械振动,使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。

(3)谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。

(4)谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护设置的误动作,使电器仪表计量不准确,甚至无法正常工作。

(5)电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受干扰,严重时使系统无法得到正确的检测信号,或使控制系统紊乱.一般来讲,变频器对电网容量大的系统影响不十分明显,这也就是谐波不被大多数用户重视的原因，但对系统容量小的系统,谐波产生的干扰就不能忽视。

二、变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

电磁干扰也称电磁骚扰(EMI),是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。

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,主要分空间辐射干扰即电磁辐射干扰、耦合干扰,电源干扰，具体为:电气设备、电子设备的高密度使用,使空间电磁波污染越来越严重,这些干扰源产生的辐射波频率范围广,且无规律.空间辐射干扰以电磁感应的方式通过检测系统的壳体、导线等形成接收电路,造成对系统的干扰.静电耦合干扰是指电路之间的寄生电容使系统内某一电路信号的变化影响其它电路,形成静电耦合干扰,只要电路中有尖峰信号和脉冲信号等频率高的信号存在,就有静电耦合干扰存在.传导耦合干扰即系统的信号在传输过程中容易出现延时、变形并接收干扰信号,形成传导耦合干扰对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;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;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。

三、抑制谐波的对策

(1)增加变频器供电电源内阻抗

通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用,内阻抗越大,谐波含量越小,这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时,最好选择短路阻抗大的变压器。

(2)输入电抗器

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。在输入电路内串入交流ö直流电抗器后,进线电流的THDv大约降低30%～50%,是不加电抗器谐波电流的一半左右。

(3)输出电抗器

在变频器到电动机之间增加交流电抗器,主要目的是减少变频器的输出在能量传输过程中,线路产生的电磁辐射。该电抗器必须安装在距离变频器最近的地方,尽量缩短与变频器的引线距离。

(4)在系统线路中设置滤波器

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。

(5)采用多相脉冲整流

在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下,可采用多相整流的方法。

(6)采用变压器多项运行

通用变频器为六脉波整流器,因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行,使相位角互差30°,如Y—△、△—△组合的变压器构成12脉波的效果,可减小低次谐波电流,很好地抑制谐波。

四、抗电磁干扰的措施

(1)隔离。在实际的工程中,设备的布置时,应尽量将变频器单独布置,尽量将变频器产生的电磁干扰排除,往往由于受房间面积的限制,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以减少干扰。

(2)滤波。变频器在运行中产生的高次谐波会对电网产生影响,使电网波形严重畸变,可能造成电网压降很大。电网功率因数较低,大功率的变频器应特别

的注意。一般的解决方法主要采用无功率补偿装置,调节功率因数,同时根据具体情况。在电源进线端和接负载侧同时采取加装电抗滤波器,应尽量减少对电网的影响。

(3)屏蔽。应尽量采取把变频器全封闭在金属壳内,金属外壳可靠的接地,以减少通过空间对外辐射电磁波,降低对其他设备的干扰,特别是对电子线路和设备的干扰。另一方面,变频器采用了高性能的微处理器等集成电路。对外来的电磁干扰较敏感,会因电磁干扰的影响产生错误,对运行造成恶劣影响。外来的干扰通过从变频器控制电缆为媒介的途径侵入,所以在铺设电缆时必须采取充分的抗

干扰措施。通常采取的措施为:模拟量控制线路必须使用屏蔽线,屏蔽层。靠近变频器一端应接控制电路的公共端。(COM)而不应接在变频器的接地(E)或大地,屏蔽层的另一端悬空。

(4)接地。变频器的接地端E应与大地良好的连接,当变频器和其他设备或多台变频器一起接地时,每台设备应单独与地连接,而不允许将一台设备的接地端和另一台的接地端连接后再接地,以减少空间的辐射和设备之间的相互干扰,使设备正常运行。

参考文献：

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[2]缴瑞山.单片机控制技术[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3]柴会轩.变频器应用中的干扰及其抑制干扰的措施[J].机械管理开发,2008(8).