淺談變頻器中的干擾和抑制

韓國(guó)強(qiáng)

（山東勝利通海集團(tuán)東營(yíng)天藍(lán)節(jié)能科技有限公司，山東東營(yíng)257200）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，其在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用使得系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益有了更進(jìn)一步的提高。變頻器自身具有優(yōu)越的軟啟停功能，既保護(hù)了運(yùn)行設(shè)備又節(jié)約了能源提高了效率。然而在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所帶來(lái)的干擾問(wèn)題也在使用過(guò)程中日益突出。這些干擾問(wèn)題不僅會(huì)污染電廠的供電系統(tǒng)，還會(huì)干擾周邊的運(yùn)行設(shè)備導(dǎo)致測(cè)控系統(tǒng)失靈，甚至可能破壞整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此必須對(duì)變頻器的干擾問(wèn)題作出相應(yīng)的對(duì)策方法。

1 干擾問(wèn)題的來(lái)源

1.1 外部對(duì)變頻器產(chǎn)生的干擾

外部對(duì)變頻器產(chǎn)生的干擾主要是指外圍設(shè)備及臨近設(shè)備的電磁干擾對(duì)變頻器產(chǎn)生的影響。在變頻器工作運(yùn)行過(guò)程中，它會(huì)對(duì)電源側(cè)和輸出側(cè)的設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾，產(chǎn)生的被污染的交流電網(wǎng)對(duì)變頻器的供電電源產(chǎn)生干擾，影響變頻器的正常運(yùn)行。長(zhǎng)期的電流干擾不僅會(huì)導(dǎo)致變頻器對(duì)周邊的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾信號(hào)，還會(huì)降低電網(wǎng)用電設(shè)備的效率，使變壓器產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，造成局部發(fā)熱、絕緣老化，使得變頻器不能穩(wěn)定的正常運(yùn)行，最后影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，影響電力的穩(wěn)定供應(yīng)。

1.2 內(nèi)部對(duì)變頻器產(chǎn)生的干擾

內(nèi)部對(duì)變頻器產(chǎn)生的干擾主要是指變頻器產(chǎn)生的電磁噪聲、泄露的電流和諧波等外部干擾因素對(duì)自身的設(shè)備及鄰近的設(shè)備產(chǎn)生的干擾。在變頻器運(yùn)行過(guò)程中電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁干擾，這種運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)通過(guò)電路傳導(dǎo)和磁場(chǎng)的形式傳播干擾運(yùn)行的傳輸信號(hào)。同時(shí)在變頻器運(yùn)行過(guò)程中，強(qiáng)大的傳輸點(diǎn)了對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)也是強(qiáng)大的負(fù)載，在強(qiáng)大的負(fù)擔(dān)下電流的高速切換會(huì)導(dǎo)致傳輸?shù)碾娏鳟a(chǎn)生污染，產(chǎn)生強(qiáng)大的干擾信號(hào)，影響電流的正常傳輸，最后干擾變頻器的正常運(yùn)行和工作。

2 干擾產(chǎn)生的途徑

2.1 電磁輻射

在變頻器運(yùn)行過(guò)程中，周邊的設(shè)備及其鄰近的設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，從而對(duì)變頻器的正常運(yùn)行產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾，影響變頻器的正常運(yùn)行。在一些強(qiáng)電流設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射磁場(chǎng)，強(qiáng)烈的電流通過(guò)和容易導(dǎo)致 電磁輻射的材料所造成的電流磁場(chǎng)。當(dāng)變頻器不是處在一個(gè)完全封閉的金屬外殼內(nèi)時(shí)輻射的電磁波就可能通過(guò)變頻器金屬外殼的空洞或縫隙形成干擾信號(hào)，向四周輻射，影響變頻器和其周邊電子器械的正常運(yùn)行，[1]甚至影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 傳導(dǎo)途徑

與輻射干擾相比，其傳播路程可以很遠(yuǎn)，最典型的的干擾途徑就是在電流的運(yùn)輸過(guò)程中低壓網(wǎng)絡(luò)變頻器產(chǎn)生的干擾信號(hào)沿著配電變頻器進(jìn)入其他配電網(wǎng)絡(luò)，是與之相連的其他配電變頻器產(chǎn)生干擾?？偠灾?，也就是說(shuō)伴隨著電流之間的運(yùn)行傳輸，變頻器產(chǎn)生的干擾信號(hào)也隨著電流網(wǎng)絡(luò)相繼傳播，最后進(jìn)入至整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生干擾信號(hào)，干擾整個(gè)變頻設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.3 感應(yīng)耦合途徑

當(dāng)變頻器在工作運(yùn)行過(guò)程中，干擾源不是直接與其它的導(dǎo)體設(shè)備相連接的，在傳輸過(guò)程中干擾電路的端口電壓會(huì)導(dǎo)致干擾回路中的電荷分布，以至于這些電荷產(chǎn)生電場(chǎng)，在變頻器中隨著和其他導(dǎo)體和導(dǎo)線之間電流的輸入輸出產(chǎn)生感應(yīng)耦合。當(dāng)變頻器的容量較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)電壓會(huì)產(chǎn)生畸變，當(dāng)電場(chǎng)隨時(shí)間變化，敏感回路中的時(shí)變感應(yīng)電荷就會(huì)在回路中形成感應(yīng)電流，在變頻器運(yùn)行工作過(guò)程中電磁感應(yīng)耦合電力線路中流過(guò)電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)產(chǎn)生的高次諧波信號(hào)就會(huì)通過(guò)感應(yīng)耦合的方式沿著電流的傳播干擾相連的其他設(shè)備電路，[2]感應(yīng)耦合之間的傳導(dǎo)導(dǎo)致變頻器的正常運(yùn)行產(chǎn)生問(wèn)題。

3 干擾抑制措施

3.1 隔離

隔離既可以是將易受干擾接收的部分同干擾源頭采取隔離方法，切斷干擾耦合通道，使其之間信號(hào)不能正常傳輸發(fā)生隔離作用，從而達(dá)到抑制干擾的目的。也可以采用隔離變壓器、光電隔離和繼電器隔離等方法，用來(lái)阻斷交流信號(hào)中的直流干擾和抑制低頻干擾信號(hào)的強(qiáng)度，把各種模擬負(fù)載和數(shù)字信號(hào)源隔離開(kāi)來(lái)，也就是把模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)斷開(kāi)，避免干擾信號(hào)的傳導(dǎo)。隔離變頻器上的干擾信號(hào)，減少干擾信號(hào)對(duì)設(shè)備的危害或是將干擾減小減弱，減輕對(duì)變頻器造成的危害，保證設(shè)備的健康運(yùn)行。

3.2 濾波

為了防止干擾影響變頻器的正常運(yùn)行，在諧波的處理方面應(yīng)當(dāng)采用無(wú)源濾波技術(shù)和有源濾波技術(shù)兩種,它們能有效消除諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。無(wú)源濾波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,技術(shù)已比較成熟,但也存在難以克服的缺陷。源濾波技術(shù)是一種新型的諧波治理技術(shù),它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,可對(duì)頻率和大小均變化的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償,對(duì)補(bǔ)償對(duì)象的變化有極快的響應(yīng)速度，但其成本較高。由于電網(wǎng)功率因數(shù)較低,大功率的變頻器更容易產(chǎn)生更大的影響，為抵抗在變頻器運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的干擾，可以采用這兩種濾波技術(shù)防止干擾。

3.3 屏蔽

變頻器是由極精細(xì)的微處理器等集成電路組成的,對(duì)其他組件產(chǎn)生的電磁干擾比較敏感,很容易由此引起嚴(yán)重的錯(cuò)誤。其他組件的電磁干擾從變頻器控制電纜為途徑進(jìn)入,所以要對(duì)電纜采取較強(qiáng)的抗干擾措施。靠近變頻器一側(cè)應(yīng)接控制電路的公共端,而不能接在變頻器的接地端或者直接接地。屏蔽層的另一端懸空處理就可以，信號(hào)線采用雙芯屏蔽,并與主電路及控制回路完全分離,不能放于同一配管或線槽內(nèi),[2]周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽，為使屏蔽有效,屏蔽罩必須可靠接地。

3.4 接地

正確的接地方式對(duì)變頻器的正常運(yùn)行至關(guān)重要，正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來(lái)干擾，又能降低設(shè)備本身對(duì)外界的干擾，在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的禍合,防止外部干擾的侵入,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。當(dāng)變頻器與其他設(shè)備或多臺(tái)變頻器同時(shí)需要接地時(shí),所有設(shè)備應(yīng)單獨(dú)分開(kāi)接地,而不能將一臺(tái)或者多臺(tái)設(shè)備的接地端連接后再接地。要根據(jù)具體情況采用,要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。減少變頻器和其他設(shè)備之間的相互干擾,使變頻器和其他設(shè)備能夠正常工作,發(fā)揮更好的作用。

3.5 加裝電抗器

電抗器主要能控制高次諧波的干擾，變頻器本身就是高次諧波發(fā)生器，而電抗器能阻礙諧波的外部發(fā)送，同時(shí)也避免外部諧波進(jìn)入變頻器內(nèi)部。為改善變頻器輸出電流，減少電動(dòng)機(jī)噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器，為抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器。電抗器不僅可以減少諧波的輸出和輸入，同時(shí)還可以改變線路電源的過(guò)壓保護(hù)。

3.6 正確安裝

為保證在后期的投入使用過(guò)程中出現(xiàn)更少的問(wèn)題，在變頻器的安裝初始階段就應(yīng)當(dāng)正確的對(duì)變頻器進(jìn)行安裝。由于工藝安裝不合理帶來(lái)的問(wèn)題，從而使系統(tǒng)容易接受干擾，選擇合理地接地方式、合理的電源、正確的安裝方式可以確保變頻器安全和無(wú)故障運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

為了推動(dòng)發(fā)電廠整定計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)用化進(jìn)程，隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用,變頻器應(yīng)用存在的這些問(wèn)題有望通過(guò)變頻器本身的功能和補(bǔ)償以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展來(lái)提出解決這些問(wèn)題的實(shí)際對(duì)策伴隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和社會(huì)環(huán)境對(duì)變頻器的要求不斷提高，變頻器中出現(xiàn)的問(wèn)題都有解決的可能。【參考文獻(xiàn)】

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