變頻器干擾的分析及防止措施

1.1?變頻器運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響及抑制

變頻器的整流電路和逆變電路是由非線性器件組成，其電路結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓電流波形發(fā)生畸變，三相交流電壓通過(guò)三相橋式整流電路將交流電變換為直流電，經(jīng)電解電容濾波，使直流電壓基本恒定。整流電路所用的二極管為非線性器件，整流后輸出的電壓向?yàn)V波電容充電，其充電電流的波形取決于整流電壓和電容電壓之差，由變頻器輸入電壓、電流實(shí)測(cè)波形?？梢钥闯鲈诟飨嗑€輸入電壓為正弦波的情況下，各相線的輸入電流并不是正弦波。當(dāng)變頻器處于不同頻率、不同電流的工作狀態(tài)時(shí)，輸入電流波形也有所不同，變頻器驅(qū)動(dòng)籠式電動(dòng)機(jī)負(fù)載在10 Hz、20 Hz和50 Hz時(shí)輸入電流的波形。可見(jiàn)隨著電動(dòng)機(jī)的頻率和電流的增加，輸入電流由斷續(xù)變?yōu)檫B續(xù)，電流的波形畸變也越來(lái)越小。實(shí)驗(yàn)證明，變頻器運(yùn)行時(shí)，由于整流側(cè)二極管的換相作用，會(huì)造成電源電壓波形出現(xiàn)一些缺口的凸口，所以變頻器運(yùn)行時(shí)，會(huì)引起電網(wǎng)電壓電流波形發(fā)生畸變。在變頻器與變壓器之間接入交流電抗器?XL，在變頻器直流回路中接入直流電抗器DL，其接線如圖1?所示。當(dāng)同時(shí)接入電抗值大的XL和DL時(shí)，輸入電流基本接近正弦波，有效地抑制了諧波分量成分。

1.2?變頻器對(duì)其他設(shè)備的干擾及抑制

變頻器的整流電路會(huì)產(chǎn)生諧波，而且變頻器的逆變電路也要產(chǎn)生諧波。對(duì)于PWM?控制的逆變電路，其輸出的電壓波形為矩形波，諧波頻率的高低是與變頻器調(diào)制頻率有關(guān)，調(diào)制頻率低，人耳就能聽(tīng)得見(jiàn)高次諧波頻率所產(chǎn)生的電磁噪聲。若調(diào)制頻率高，雖然人耳聽(tīng)不見(jiàn)，但高頻信號(hào)是客觀存在的，對(duì)電網(wǎng)和電子設(shè)備仍會(huì)產(chǎn)生干擾。變頻器產(chǎn)生諧波時(shí)，由于功率較大，因此可視為一個(gè)強(qiáng)大的干擾源，其干擾途徑與一般電磁干擾途徑相似，分別為傳導(dǎo)、輻射和二次輻射、電磁耦合、邊傳導(dǎo)邊輻射等。變頻器產(chǎn)生的諧波第一是傳導(dǎo)干擾，使直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，鐵損和銅損增加；同時(shí)傳導(dǎo)電源對(duì)電源輸入端所連接的其他電子敏感設(shè)備有影響；第二是輻射干擾，它對(duì)周?chē)碾娮咏邮赵O(shè)備產(chǎn)生干擾；第三是對(duì)變頻器平行敷設(shè)的其他線路產(chǎn)生磁耦合，同時(shí)可能對(duì)處于變頻器內(nèi)部的芯片產(chǎn)生干擾。變頻器接入的低壓配電網(wǎng)絡(luò)中有其他用電設(shè)備同時(shí)接入，如電力電容器、變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)等負(fù)載。（www.gxshunjiang.com）變頻器產(chǎn)生的諧波電流按各自的阻抗大小分流到電網(wǎng)系統(tǒng)并聯(lián)的負(fù)載和電源，將對(duì)各種設(shè)備產(chǎn)生不良影響，如果是補(bǔ)償電容，則可能產(chǎn)生并聯(lián)諧振而發(fā)生故障等。當(dāng)使用容量大的變頻器時(shí)，設(shè)置專(zhuān)用的變壓器連接到高壓系統(tǒng)。通過(guò)共用的接地線傳導(dǎo)干擾是最普遍的干擾傳導(dǎo)方式。將動(dòng)力線的接地與控制線的接地分開(kāi)是切斷這一途徑的根本方法，將動(dòng)力裝置的接地端子接到地線上，將控制裝置的接地端子接到該裝置盤(pán)的金屬外殼上。

信號(hào)線靠近有干擾源電流的導(dǎo)線時(shí)，干擾會(huì)被誘導(dǎo)到信號(hào)線上，使信號(hào)線上的信號(hào)受到干擾，布線分離對(duì)消除這種干擾行之有效。實(shí)際工程中應(yīng)把高壓電纜、動(dòng)力電纜、控制電纜常常與儀表電纜、計(jì)算機(jī)電纜分開(kāi)走線。變頻器一般采用加裝與負(fù)載和電源并聯(lián)的有源補(bǔ)償器，通過(guò)自動(dòng)產(chǎn)生反方向的濾波電流來(lái)消除電源和負(fù)載中的正向諧波電流。此外，變頻器本身采用鐵殼屏蔽，輸出線用鋼管屏蔽，注意與其他弱電信號(hào)線分別敷設(shè)，附近的其他靈敏電子設(shè)備線路也要屏蔽好，電源線要采用隔離變壓器或電源濾波器以避免傳導(dǎo)干擾。為了減少電磁噪聲，可以配置輸出濾波器；為了減少對(duì)電源的污染，在要求比較高的情況下，變頻器輸入端加裝電源濾波器，在要求不高時(shí)，可安裝零序電抗器。

1.3?電網(wǎng)對(duì)變頻器干擾的防止

電網(wǎng)三相電壓不平衡時(shí)，會(huì)使變頻器輸入電流的波形發(fā)生畸變。配電網(wǎng)絡(luò)電源電壓不平衡，當(dāng)不平衡率大于?3%?時(shí)，變頻器輸入電流的峰值就顯著變大，將導(dǎo)致三相電流嚴(yán)重失衡，從而造成連接的電線過(guò)熱，變頻器過(guò)壓、過(guò)流，并使整流二極管將因電流峰值過(guò)大而燒毀，也有可能損壞電解電容。為減少三相電壓不平衡造成的負(fù)面影響，同樣可在變頻器的輸入側(cè)加裝交流電抗器，并在直流側(cè)加裝直流電抗器。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)中接有功率因數(shù)補(bǔ)償電容器及晶閘管整流裝置等，與變頻器同處于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)補(bǔ)償電容投入或晶閘管換相時(shí)，將造成變頻器輸入電壓波形畸變，該畸變電壓輸入到變頻器時(shí)，會(huì)使輸入電流峰值增大，從而加重變頻器整流二極管及電解電容的負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生過(guò)壓或過(guò)流，使運(yùn)行不正常，還可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)不能正常工作，甚至燒毀變頻器中二極管及電解電容，為此，必須采取各種對(duì)策來(lái)防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。

防止電網(wǎng)對(duì)變頻器干擾的措施有：當(dāng)變頻器的容量較大時(shí)，100 kVA?以上，可考慮單獨(dú)配置供電變壓器。對(duì)于配電變壓器容量非常大，且變壓器容量大于變頻器容量10倍以上時(shí)，可以采用在變頻器輸入側(cè)加裝交流電抗器。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)有功率因數(shù)補(bǔ)償電容或晶閘管整流裝置時(shí)，若在變頻器交流側(cè)連接有交流電抗器，則變頻器產(chǎn)生的諧波電流就通過(guò)交流電抗器送給補(bǔ)償電容及配電系統(tǒng)，當(dāng)配電系統(tǒng)的電感與補(bǔ)償電容發(fā)生諧振呈現(xiàn)最小阻抗時(shí)，其補(bǔ)償電容和配電系統(tǒng)將呈現(xiàn)最大電流，使變頻器及補(bǔ)償電容都會(huì)受損傷。為了防止諧振現(xiàn)象發(fā)生，在補(bǔ)償電容器前應(yīng)串接適當(dāng)數(shù)值的電抗器，就可以使5?次以上高次諧波的電流成為感性，避免諧振現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.4 SB60?型變頻器防干擾措施

控制回路端子連接注意事項(xiàng)：由于模擬輸入信號(hào)為弱電信號(hào)容易受到外部干擾的影響，控制回路端子配線時(shí)必須使用屏蔽電纜，并將屏蔽層一端良好接地或接公共端?？刂苹芈范俗舆B線與主回路端子連線、電源線以及其它動(dòng)力線分開(kāi)，兩者不能平行排列，只能交叉穿過(guò)，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，影響變頻器正常使用。對(duì)外來(lái)噪音的防治：將控制電路的信號(hào)線與動(dòng)力線分開(kāi)，控制電路的信號(hào)線最好用屏蔽線，并將屏蔽層牢固接于變頻器PE端或公共端?？刂齐娐返男盘?hào)線較長(zhǎng)時(shí)，請(qǐng)將其穿過(guò)磁環(huán)并在磁環(huán)上纏繞兩三圈后再接于變頻器上使用。無(wú)線電干擾的防治：在變頻器輸入輸出側(cè)分別串接交流電抗器，并把變頻器和動(dòng)力線分別裝在有接地線的金屬柜子和管道中。

也可把濾波器接在變頻器輸入端和輸出側(cè)，如果無(wú)濾波器，用電感量相同的磁環(huán)，將變頻器輸入輸出線分別穿過(guò)磁環(huán)按同一方向纏繞3~4?圈也可起到相同的效果。變頻器和電動(dòng)機(jī)之間配線很長(zhǎng)時(shí)，由于線間分布電容較大，可能造成變頻器運(yùn)行不正常甚至過(guò)電流跳閘，因此配線很長(zhǎng)時(shí)在輸出側(cè)連接濾波器或磁環(huán)，并且適當(dāng)降低載波頻率。為了抑制變頻器輸出側(cè)產(chǎn)生的干擾對(duì)其他設(shè)備的影響，在變頻器輸出側(cè)配用變頻器專(zhuān)用的輸出濾波器或把變頻器輸出電纜穿入接地金屬管中，并與控制信號(hào)線分開(kāi)來(lái)減小變頻器的干擾。

2?結(jié)語(yǔ)

在變頻器與變壓器之間接入交流電抗器，在變頻器直流回路中接入直流電抗器，有效地抑制了諧波分量成分。對(duì)外來(lái)噪音的防治，控制回路端子配線時(shí)必須使用屏蔽電纜，變頻器和電動(dòng)機(jī)之間配線很長(zhǎng)時(shí)，由于線間分布電容較大，可能造成變頻器運(yùn)行不正常甚至過(guò)電流跳閘，因此配線很長(zhǎng)時(shí)在輸出側(cè)連接濾波器或磁環(huán)，并且適當(dāng)降低載波頻率。為了抑制變頻器輸出側(cè)產(chǎn)生的干擾對(duì)其他設(shè)備的影響，在變頻器輸出側(cè)配用變頻器專(zhuān)用的輸出濾波器或把變頻器輸出電纜穿入接地金屬管中，并與控制信號(hào)線分開(kāi)來(lái)減小變頻器的干擾。這樣才能實(shí)現(xiàn)變頻器 安全可靠的運(yùn)行。