變頻器干擾產(chǎn)生的原因及防范措施

朱立鋒

【摘 要】在實(shí)際工作中，變頻器常出現(xiàn)干擾問題，嚴(yán)重影響了變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文先分析了變頻器干擾產(chǎn)生的原因，然后在此基礎(chǔ)上具體闡述了變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾的防范措施。隨著我國工業(yè)自動化的快速發(fā)展，變頻器因其具有節(jié)能、節(jié)電、高效以及可靠等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到各種電動設(shè)備（如，印刷、電梯、空調(diào)等）上。變頻器的廣泛應(yīng)用，不僅大大降低了勞動強(qiáng)度，而且也有利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。與此同時(shí)，變頻器也出現(xiàn)了一系列的干擾問題，嚴(yán)重影響了變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若干擾嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)和設(shè)備事故的發(fā)生。因此，對變頻器干擾產(chǎn)生的原因及防范措施進(jìn)行探討，有著重要的意義。

【關(guān)鍵詞】變頻器 電磁干擾 抗干擾

1變頻器干擾產(chǎn)生的原因

一般而言，變頻器干擾產(chǎn)生的原因可分為兩大類，即變頻器對外部設(shè)備的干擾和外部因素對變頻器的干擾。下面來對這兩大類原因進(jìn)行具體的分析：

（1）變頻器對外部設(shè)備的干擾。由于絕大多數(shù)變頻器所采用的形式為“交—直—交”；因此，對于電網(wǎng)而言，變頻器的這種形式是一個(gè)非線性的負(fù)載，這使得其在通電過程中產(chǎn)生的諧波會對在同一電網(wǎng)運(yùn)行的其它電子設(shè)備造成干擾。同時(shí)，大部分變頻器中的逆變技術(shù)因采用脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）而使得其在高速切換開關(guān)時(shí)會產(chǎn)生大量的具有耦合性的電磁噪音。除此之外，變頻器因輸出、輸入電流中含有大量的高次諧波而使得其對其它電子設(shè)備與本身造成干擾。故而，變頻器不僅會對同一電網(wǎng)內(nèi)的其它電子設(shè)備造成一定的干擾，而且會對周邊其它電子設(shè)備和本身造成干擾。

（2）外部因素對變頻器的干擾。導(dǎo)致變頻器干擾產(chǎn)生的外部因素主要是外部電網(wǎng)。究其原因，主要是電網(wǎng)中含有大量的諧波，這會對變頻器的正常運(yùn)行造成一定的干擾。電網(wǎng)干擾變頻器的途徑主要是變頻器的供電電源，其表現(xiàn)形式一般包括欠壓、過壓、跌落、瞬時(shí)掉電、射頻干擾以及浪涌等。其中，晶閘管換流設(shè)備與電力補(bǔ)償電容是其最主要的兩個(gè)方面。在晶閘管換流設(shè)備方面，若供電網(wǎng)中存在大量的晶閘管換流設(shè)備，則會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓凹口的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致波形嚴(yán)重失真。在電力補(bǔ)償電容方面，許多用電單位為了使功率達(dá)到電力部門的要求，往往會采取電力補(bǔ)償電容的方法來提高功率因數(shù)；但是，當(dāng)補(bǔ)償電容在投入或切出時(shí)，會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓瞬間達(dá)到一個(gè)很高的值，從而使得變頻器中的整流二級管因此而可能被擊穿。

2變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾的防范措施

據(jù)電磁性的相關(guān)原理可知，電磁干擾的形成必須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑以及對電磁干擾敏感的系統(tǒng)這三個(gè)要素。因此，要制定有效的防范措施來防止變頻器干擾的產(chǎn)生，必須圍繞這三個(gè)要素而展開。目前，防范變頻器干擾產(chǎn)生的有效措施主要有兩種，即硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施。其中，最基本且最為重要的變頻器抗干擾措施為硬件抗干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，硬件抗干擾措施主要采用以下幾種方式：

（1）干擾的隔離。干擾的隔離是指，將電路上易受干擾的部分和干擾源進(jìn)行分離和隔開，使它們之間斷開電的聯(lián)系。目前，在變頻器調(diào)速系統(tǒng)中，一般是采取將隔離變壓器放置在放大器電路與電源之間的電源線上的方式來防止傳導(dǎo)干擾。同時(shí)，可以用噪聲隔離變壓器來代替電源隔離變壓器。

（2）濾波器的設(shè)置。之所以要在系統(tǒng)線路中設(shè)置濾波器，其目的是為了避免干擾信號通過電源線從變頻器傳導(dǎo)到電動機(jī)及電源之中。目前，在系統(tǒng)線路中接入濾波器，能夠有效的對頻率較高的諧波進(jìn)行削弱。一般而言，將輸出濾波器設(shè)置在變頻器的輸出側(cè)處，能夠有效的減少電磁噪聲并降低損耗；將輸入濾波器設(shè)置在變頻器的輸入側(cè)出，能夠有效的減少對電源的干擾。若是系統(tǒng)線路中有敏感電子設(shè)備，則將電源噪聲濾波器設(shè)置在電源線上能夠避免其被傳導(dǎo)干擾。

當(dāng)前，以濾波器使用位置的不同為標(biāo)準(zhǔn)，可將濾波器分為兩種，即輸出濾波器和輸入濾波器。其中，輸入濾波器又常被分為線路濾波器和輻射濾波器兩種。線路濾波器主要由電感線圈構(gòu)成，其削弱頻率較高的諧波電流的方法主要是采取有效措施來對線路高頻下的阻抗進(jìn)行增大；輻射濾波器主要由高頻電容器構(gòu)成，其主要作用是能將諧波中頻率很高且具有輻射能量的成分吸收掉。

輸出濾波器的構(gòu)成與線路濾波器一樣，同樣也是由電感線圈構(gòu)成。輸出濾波器不僅能夠有效的對輸出電流中的高次波成分進(jìn)行削弱，起到較好的抗干擾作用；而且還能有效的對三相異步電動機(jī)中由高次諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩進(jìn)行削弱。

此外，對于變頻器輸出端的抗干擾措施，還必須注意以下幾點(diǎn)：1）絕對不允許將變頻器的輸出端接入電容器，以此來避免逆變管因關(guān)斷（導(dǎo)通）的瞬間產(chǎn)生峰值很大的放電或充電電流而導(dǎo)致的損壞。2）當(dāng)輸出濾波器是由LC電路構(gòu)成時(shí)，則必須將濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè)與電動機(jī)側(cè)連接起來。

（3）屏蔽。抑制干擾最有效的方法是對干擾源進(jìn)行屏蔽。一般而言，為了防止電磁干擾泄漏，變頻器主體本身采用鐵殼來對其進(jìn)行屏蔽；輸出線最佳采用鋼管來對其進(jìn)行屏蔽。若是變頻器受外部信號控制時(shí)，則應(yīng)盡可能地縮短信號線來減少或避免電磁干擾。同時(shí)，信號線應(yīng)使用雙芯來對其進(jìn)行屏蔽，且絕對不能將其與主電路線、控制線放置在同一線槽或配管線內(nèi)。此外，對于敏感設(shè)備也必須嚴(yán)格按照要求屏蔽電磁干擾。值得注意的是，為了使屏蔽起到應(yīng)有的作用， 屏蔽罩必須可靠且與地相接。

除此之外，在實(shí)際應(yīng)用中，硬件抗干擾措施還包括接地、串入電抗器以及合理布線等具體內(nèi)容。

3結(jié)語

綜上所述，通過分析變頻器干擾產(chǎn)生的原因，并針對性地制定防范措施，對于變頻器在實(shí)際中的應(yīng)用有著一定的參考價(jià)值。且隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)的干擾問題也會越來越多，大大影響了變頻器的正常運(yùn)行。因此，這還需要我們進(jìn)一步對其進(jìn)行研究和探討。

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