變頻器應(yīng)用中存在的干擾問題及對策

張志勇 華電福新能源股份有限公司吉林分公司

一、干擾源

（1）變頻器運行期間受到電流輸入、輸出影響，會形成較低次、高次諧波，而諧波的傳遞會直接影響、干擾其他設(shè)備的穩(wěn)定運行。

（2）變頻器運行依托于電網(wǎng)的電源連接，電力系統(tǒng)運行過程中，電流的集中地就是電網(wǎng)，所以電網(wǎng)中會形成諧波源，并且波源數(shù)量較大。在干擾影響下，電網(wǎng)會逐漸形成干擾源，然后在設(shè)備運行期間，通過電源連接進(jìn)行電磁波傳遞，進(jìn)而產(chǎn)生干擾問題。

（3）晶閘管換流設(shè)備的影響。

二、干擾危害

（一）諧波影響導(dǎo)致電力系統(tǒng)損耗加大

根據(jù)臨近、集膚效應(yīng)，諧波影響下線路阻抗會增大，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)p耗加大，并產(chǎn)生升溫現(xiàn)象。電力系統(tǒng)中元器件會因諧波影響而產(chǎn)生損耗，導(dǎo)致設(shè)備運行效率降低。在諧波影響下，絕緣層會因升溫而加速老化，影響供電線路穩(wěn)定運行，降低線路的使用壽命，輕則增大電力系統(tǒng)運行成本，重則引發(fā)觸電、火災(zāi)等安全事故。

（二）電容器組在運行期間，極易受到高次諧波影響而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象

在基波作用下的電容器阻抗值大于諧波作用下的阻抗值，會增大電流波畸形程度。另外，電網(wǎng)運行過程中電容器組與電感以并聯(lián)形式存在，會增大諧波電流出現(xiàn)概率，或放大并聯(lián)諧振回路中諧波電流的倍數(shù)，導(dǎo)致電容器組運行荷載的大幅度增加，引發(fā)噪音、震動現(xiàn)象，縮短電容器運行壽命。

（三）電氣設(shè)備運行過程中會受到諧波影響

若電網(wǎng)中存在諧波，極易導(dǎo)致變壓器、旋轉(zhuǎn)電機出現(xiàn)升溫、噪聲現(xiàn)象，影響電氣設(shè)備運行效率，縮短電氣設(shè)備的運行壽命。另外，計量、指示設(shè)備也會因諧波干擾而出現(xiàn)精準(zhǔn)度誤差，進(jìn)而影響到整體系統(tǒng)的運行。

（四）通信、電子設(shè)備也會受到諧波干擾

變頻器產(chǎn)生的諧波干擾會對通信設(shè)備造成輻射，對計算機、自動控制設(shè)備造成感應(yīng)干擾，進(jìn)而對設(shè)備運行產(chǎn)生影響。

三、傳統(tǒng)方法抑制變頻器電磁干擾

（一）濾波

使用濾波器是抑制干擾傳導(dǎo)的重要方法，濾波器的作用，在于阻止干擾信號沿電纜線傳輸，使得干擾信號不斷通過地線傳播，而不被反射回干擾源。在使用電源濾波器時，濾波效果受安裝位置的影響。一方面為使得濾波器能夠有效地發(fā)揮功效，在安裝時就要盡量靠近變頻器。另一方面，濾波器安裝位置要求：“濾波器要靠近電源線入口，并且電源輸入線在機柜內(nèi)要盡量短”。但實際上我們要避免濾波器的輸入輸出線靠得過近，導(dǎo)致高頻干擾信號或者濾波器的輸入輸出線直接耦合，造成濾波器被旁路掉，從而失去作用。

（二）屏蔽

①將變頻器安裝于獨立的機箱內(nèi)，這樣既能屏蔽變頻器對外圍電子設(shè)備的電磁干擾，又能防止外界的電磁擾波進(jìn)入本系統(tǒng)。

②將不同種類信號線隔離敷設(shè)，可以根據(jù)信號不同類型，將其按照抗干擾能力的強弱分類敷設(shè)。容易受影響的信號線，盡量遠(yuǎn)離干擾源，信號線應(yīng)使用屏蔽線。采用屏蔽的方法，雖然是減小電磁干擾舉措之一，但只能一定程度上減緩電磁干擾。而且還受到現(xiàn)場工程安裝空間因素的影響。

（3）接地：接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。如保護(hù)接地、工作接地等，正確的接地即可以抑制變頻器對外界的干擾，也可以抑制大電流產(chǎn)生的電磁干擾。此方法雖簡單廉價，但因接地不正確而帶來的干擾經(jīng)常發(fā)生。如“安全接地”和“電磁干擾接地”是有差別的，特別在高頻區(qū)域。由于集膚效應(yīng)的存在，在接頭處將呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，造成接地不良，使系統(tǒng)對外的輻射絲毫沒有減弱。因此采用接地的方法，減少電磁干擾。需在很低的高頻阻抗下。

四、新技術(shù)理論抑制變頻器電磁干擾

（一）改變電路拓?fù)?/h3>

改變電路拓?fù)涞闹行乃枷胧峭ㄟ^對稱結(jié)構(gòu)來消除變頻器輸出的共模電壓，并且因開關(guān)器件上電壓變化率減半，而使得裝置輸入側(cè)傳導(dǎo)干擾發(fā)射水平降低。

（二）優(yōu)化驅(qū)動電路

優(yōu)化的前提是掌握變頻器驅(qū)動電路的工作原理：其原理是變頻器的主電路板發(fā)送六路脈沖，利用六個光電耦合器、推挽放大電路等將六路脈沖的信號電流和信號電壓進(jìn)行放大，需要逆變電路中的大功率管IGBT導(dǎo)通時，輸出+15V電壓給大功率的柵極和發(fā)射極；以確保需要逆變電路中的大功率管IGBT導(dǎo)通時，能良好的導(dǎo)通，當(dāng)需要逆變電路中的大功率管IGBT關(guān)斷時，輸出-5V～-10V的負(fù)電壓，以確保逆變電路的大功率管IGBT能良好的關(guān)斷。隔離驅(qū)動電路包括緩沖器和與緩沖器輸出端連接的六路IGBT驅(qū)動電路，其原理是利用隔離驅(qū)動電路，分別獨立驅(qū)動逆變電路中絕緣柵雙極晶體管。對承擔(dān)不同角色的絕緣柵雙極晶體管，實行不同程度、不同時刻的智能化獨立驅(qū)動與控制，避免了相互之間的驅(qū)動干擾，提高了帶載能力且控制簡單化，也同樣避免了六路IGBT驅(qū)動電路之間的干擾性，從而避免電磁干擾的產(chǎn)生。三路SCR觸發(fā)電路其工作機理是：當(dāng)三路SCR觸發(fā)電路控制可控硅VT1、VT3、VT5處于斷開狀態(tài)時，軟充電電路導(dǎo)通，對電容C1、C2進(jìn)行預(yù)充電。充電完成時，檢測母線電壓合格后經(jīng)延時一段時間，三路SCR觸發(fā)電路觸發(fā)可控硅VT1、VT3、VT5導(dǎo)通，此時充電電阻R1和充電二極管VD1被可控硅VT1、VT3、VT5短接，退出預(yù)充電狀態(tài)，此時電容C1、C2開始充當(dāng)濾波作用，故而切斷電磁干擾的產(chǎn)生。

五、結(jié)束語

變頻器干擾問題的存在，不僅影響到電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，還會對系統(tǒng)內(nèi)各個設(shè)備的運行效率、壽命產(chǎn)生影響，必須通過合理抑制措施來緩解變頻器干擾的影響，保障電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運行。