变频器应用中的干扰及其抑制探讨

变频器应用中的干扰及其抑制探讨

叶的旺

(安徽省淮南矿业集团张集煤矿安徽省淮南市凤台县232174)

摘要：在工业生产中，尤其是煤矿领域，变频器的应用变得越发广泛，而其所造成的干扰问题也日渐成为人们重视的焦点。本文首先分析了变频器应用中干扰产生的来源，深入剖析了传播途径，最后提出了对应性抗干扰方法。

关键词：变频器；干扰；抑制

变频器调速技术凭借自身良好的节能与调速性能，在多领域中得到应用，煤矿生产便为其一。变频器主要产生三种干扰，即对无线电、通信设备及电子设备产生的干扰。对于电子设备，如自动控制装置、计算机等所产生的干扰，多为感应干扰；而对无线电、通信设备所产生的干扰，则多为放射干扰。如若未能较好的解决变频器的干扰问题，不仅会对系统的可靠运行造成影响，还会影响到其它电气设备及电子设备的正常工作。

1变频调速系统的主要电磁干扰源

电磁干扰又称之为电磁骚扰（EMI），即为无用信号与外部噪声所引起的干扰，在传统形式上通常有两种，即射场与电路传导。对于变频器整流桥而言，其对电网乃为非线性负载，其谐波会干扰到同一电网当中的其它电子电气设备。变频器的逆变器以PWM技术应用较多，于开关模式下工作且进行高速切换时，便会由此而产生耦合性噪声。所以，对于系统内其它电子电气设备而言，变频器乃为一电磁干扰源。此外，被污染的交流电网干扰变频器的供电电源后，如果未能及时处理，电网噪声便会对变频器造成干扰。供电电源对变频器所造成的干扰有射频干扰、跌落、瞬时掉电、过压、浪涌及欠压等；此外，对于共模干扰而言，其经变频器相应控制信号线，同样会对变频器的正常工作造成干扰。

2电磁干扰的传播途径

变频器可产生较大功率的谐波，对系统及其它设备会造成强干扰。干扰途径有：感应耦合、传导及电磁辐射。

2.1电磁辐射

变频器如果并没有完全被封闭在金属外壳内，那么便会将电磁波向外辐射，对于其辐射场强而言，起到决定作用的是干扰源的发射频率、装置的等效辐射阻抗及干扰源的电流强度。变频器的整流桥对于电网来讲，即为非线性负载，其谐波会干扰到同一电网的其它电子电气设备。变频器的逆变器以PWM技术应用较多，当依据幅值指令、给定频率产生重复的或预期的开关模式时，其所输出的电流与电压的功率谱便为离散的，且还存在有和开关频率处于对应状态的高次谐波群。场控开关器件与高载波频率的高速切换，便会形成较强的辐射干扰。

2.2电磁传导

上述电磁干扰在向外发射方式上，除了经与之相连的导线发射外，还能经接地回路耦合或阻抗耦合，把干扰传送至其它电路，具有很远的传播路程。典型途径有：接自工业低压网络的变频器产生的干扰信号，经配电变压器，传送至中压网络，且通过其它配电变压器，在次进至民用低压配电网络，使得与民用母线相接的电气设备，成为远程状态下的受害者。

2.3感应耦合

感应耦合存在于传导与辐射间。若具有比较低的干扰源频率时，便会存在有限的干扰电磁辐射能力，干扰源又不连接于其它导体时，对于此时的电磁干扰能量而言，便会经变频器的输入、输出导线，与导体或者是处于相邻状态的其它导线间形成感应耦合，于导体内或邻近导线中，便可感应出干扰电压或电流。对于感应耦合来讲，可经导体之间的电容耦合而产生，或产生于电感耦合，再或者由电感与电容混合耦合而产生，这与干扰源的频率紧密相关，此外，还相关于相邻导体的距离等。

3抗电磁干扰的措施分析

（1）隔离。实际就是以电路为基础，从中将干扰源与易受干扰者进行有效区分与隔离，促使它们无电的联系。在整个变频调速系统当中，经常将噪声隔离变压器安装在放大器电路与电源间的电源线上，以此乃规避传导干扰。（2）滤波。设置滤波器，作用与目的在于对干扰信号进行有效抑制，使之不能从变频器经电源线传导对电动机及电源造成干扰。为了能够减少损耗与电磁噪声，于变频器的输出侧位置，可以安装相匹配的输出滤波器。为了能够减少对电源所产生的干扰，可以将输入滤波器安装在变频器输入侧。（3）屏蔽。屏蔽干扰源能够较好的抑制干扰。对于变频器而言，通常情况下，采用铁壳实施屏蔽，避免其电磁干扰出现泄漏状况。对于其输出线而言，可采用钢管实施屏蔽，效果最佳，尤其是那些通过外部信号对变频器予以控制时，要求具有尽可能短的信号线，且在信号线规格上，选用双芯屏蔽，此外，还需将主电路完全分离于控制回路，不可将其均放置于同一线槽内或配管中，对于周围那些比较敏感的电子敏感设备线路，同样需进行屏蔽。为最大化发挥屏蔽效果，对于屏蔽罩而言，须可靠接地。（4）接地。接地乃是防止干扰及抑制噪声的重要手段。采取良好的接地方式，能够对内部噪声耦合形成有效抑制，避免侵入有外部干扰，从而达到提升系统抗干扰力的目的。对于变频器的接地方式而言，主要有如下几种，即：其一，单点接地。于同一装置互相同电路当中，在接地点上，仅有一个物理点，于低频状态下具有较好的性能。其二，多点接地。实质即为装置当中的各接地点，均与距它最近的接地点直接连接，于高频情况下具有较好的性能；其三，混合接地。即依据信号频率与接地线长度，选用多点接地与单点接地公用方式。

4结语

综上所述，经变频器运行当中的干扰问题剖析，提出了对于相对应的解决对策。伴随当今新理论及新技术的日渐发展与完善，变频器在实际运用当中所存在的此些问题，可经变频器自身的补偿与功能来有效解决。伴随社会环境及工业现场，尤其是煤矿生产领域对变频器的要求的日益提高，一些更为先进、更加符合煤矿企业生产应用需要的变频器会不断问世。

参考文献：

[1]苏宁,王文田.变频器在选矿生产中的应用与抗干扰措施[J].变频器世界,2007(1):102-104.

[2]张健昌.变频器应用中的存在的干扰问题及对策[J].卷宗,2015(4):284-285.

[3]李纪魁.浅析PLC控制系统及变频器应用中的电磁干扰现象[J].科技与企业,2015(12):81-81.

作者简介：叶的旺（1982-03），男，汉，籍贯：安徽安庆，学历：本科，研究方向：煤矿机电