【摘 要】 變頻器的干擾問題日益引起人們的重視。主要介紹了變頻器應(yīng)用中產(chǎn)生干擾的來源廈其傳播途徑，提出了抗干擾的方法．并闡述變頻器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中抑制干擾的具體措施。 【關(guān)鍵詞】 變頻器 干擾來源 抑制干擾措施 引 言 變頻器調(diào)速技術(shù)以很好的調(diào)速和節(jié)能性能，獲得了廣泛的應(yīng)用 。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對電子設(shè)備、通信設(shè)備及無線電等產(chǎn)生的干擾。對計(jì)算機(jī)和自動控制裝置等 電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾對通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)不能可靠運(yùn)行，還會影響其他電子、電氣設(shè)備正常工作。 1 變頻調(diào)速系統(tǒng)的電磁干擾源及其傳播途徑 1．1 主 要 電磁 干擾 源 電磁干擾或稱電磁騷擾 （EMI），是外部噪聲和無用信號造成的電磁干擾．通常由電路傳導(dǎo)和射場的形式傳播。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)是非線性負(fù)載。它的諧波會對同一電網(wǎng)的其它電子電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變器多用PWM技術(shù)，工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)，會產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對系統(tǒng)內(nèi)其它電子電氣設(shè)備來說是一個(gè)電磁干擾源。另一方面變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲會干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有：過壓、欠壓、瞬時(shí)掉電，浪涌、跌落，尖峰電壓脈沖，射頻干擾；其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。 1．2 電磁 干擾 的傳播途徑 變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波。對系統(tǒng)其它設(shè)備干擾性較強(qiáng)。其干擾途徑主要為：電磁輻射、傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合。具體為：對周圍的電子電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；對直接驅(qū)動的電動機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使其鐵耗和銅耗增加 ，并傳導(dǎo)干擾到電源，通過配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其它設(shè)備；變頻器對相鄰的其它線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流，同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。 （1）電磁輻射 ：變頻器若不全封閉在金屬外殼內(nèi)， 它就向外輻射電磁波，其輻射場強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗、干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)是非線性負(fù)載，它的諧波對接入同一電網(wǎng)的其它電子電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變器多用PWM技術(shù)。當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時(shí)。其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場控開關(guān)器件的高速切換（dv／dt可達(dá)1kV/Μμs上）所引起的輻射干擾相當(dāng)突出。 （2）電磁傳導(dǎo)：上述電磁干擾通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射之外，也可通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路，傳播的路程可以很遠(yuǎn) 比較典型的途徑是：接 自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所生的干擾信號沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)．并沿著其它的配電變壓器又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。 （3）感應(yīng)耦合：感應(yīng)耦合介于輻射與傳導(dǎo)之間。當(dāng)干擾源頻率較低時(shí)。干擾電磁輻射能力相當(dāng)有限、干擾源又不與其它導(dǎo)體直接連接時(shí)．此時(shí)的電磁干擾能量可由變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其它導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合。在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可由導(dǎo)體間的電容耦合出現(xiàn)，或由電感耦合出現(xiàn)，或由電容和電感混合耦合出現(xiàn)，這與干擾源的頻率及其與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。 2 抗電磁干擾的主要措施 據(jù)電磁原理，形成電磁干擾（EMI）須有電磁干擾源、電磁干擾途徑 、對電磁干擾敏感的系統(tǒng)等要素，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾措施是最基本和最重要的，工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。 （1）隔離：指從電路上把干擾源和易受干擾者隔離開來．使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，常在電源和放大器電路之間的電源線上采用噪聲隔離變壓器以免傳導(dǎo)干擾。 （2）濾波：設(shè)置濾波器的作用是抑制干擾信號從變頻器通過 電源線傳導(dǎo)干擾到電源及電動機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對電源的干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。 （3）屏蔽：屏蔽干擾源對抑制干擾最有效。變頻器通常用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。其輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時(shí)，要求信號線盡可能短（一般為20m以內(nèi)），且信號線采用雙芯屏蔽，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)，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。 （4）接地：接地是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可有效抑制內(nèi)部噪聲耦合。防止外部干擾侵入，提高系統(tǒng)抗干擾力。變頻器的接地方式有：1）單點(diǎn)接地：在一個(gè)電路或裝置中．只有一個(gè)物理點(diǎn)為接地點(diǎn)，在低頻下的性能好。2）多點(diǎn)接地：指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地點(diǎn)，在高頻下的性能好。3）混合接地是按信號頻率和接地線長度，采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地共用的方式。 變頻器本身有專用接地端子（PE端），從安全和降低噪聲出發(fā)，必須接地。地線既不能接在電器設(shè)備的外殼上。也不能接在零線上?？捎幂^粗的短線一端接到PE端 ．另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線長度在20m以內(nèi)。并合理選擇接地極的位置。當(dāng)系統(tǒng)抗干擾能力要求較高時(shí)，為減少對電源的干擾．在電源輸入端可加裝電源濾波器。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。為改善變頻器輸出電流，減少電動機(jī)噪聲．可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。 圖1為一般變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)抗干擾措施。以上措施可按系統(tǒng)的要求合理選用。若系統(tǒng)中含控制單元（如微機(jī)等），須在軟件上取抗干擾措施。 3 變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問題 除了前述之外 ，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中還要注意：（1）布置設(shè)備時(shí)，應(yīng)將變頻器單獨(dú)布置．盡量減少電磁輻射干擾，例如將動力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。（2）變頻器電源輸入側(cè)可用容量適宜的空氣開關(guān)作為短路保護(hù)，但不可頻繁操作。由于變頻器內(nèi)有大電容，放電過程較緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內(nèi)部元件。（3）控制變頻調(diào)速電機(jī)啟／停，通常由變頻器自帶的控制功能實(shí)現(xiàn)，不要通過接觸器實(shí)現(xiàn)。否則，頻繁操作可能損壞內(nèi)部元件。（4）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需24V直流電源，故設(shè)計(jì)或訂貨時(shí)要特別說明，要用兩個(gè)直流電源分別對兩個(gè)系統(tǒng)供電。（5）注意變頻器干擾電網(wǎng)。變頻器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)壓降很大、功率因數(shù)很低。大功率 變頻器尤應(yīng)注意。解決方法主要采用無功 自動補(bǔ)償裝置調(diào)節(jié)功率因數(shù)。同時(shí)可按具體情況在變頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器減少對電網(wǎng)的影響。（6）變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開關(guān)外，不宜安置其它操作性開關(guān)電器，以免開關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動作。（7）注意限制最低轉(zhuǎn)速。低轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。確需低速運(yùn)轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī)，應(yīng)考慮加大額定功率，或增強(qiáng)風(fēng)冷卻。（8）注意防止共振現(xiàn)象。由于定子電流含有高次諧波，電機(jī)轉(zhuǎn)矩含有脈動分量 ，可能造成電磁振動與機(jī)械振動共振．而使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)預(yù)先找到負(fù)載固有共振頻率后．利用變頻器的頻率跳躍功能，避開共振頻率點(diǎn)。 4 結(jié)束語 通過變頻器運(yùn)行中的干擾問題分析。提出了解決這些問題的實(shí)際方法。隨著新技術(shù)和新理論的出現(xiàn)，變頻器應(yīng)用中的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補(bǔ)償來解決。隨著工業(yè)現(xiàn)場和社會環(huán)境對變頻器的要求不斷提高，滿足實(shí)際需要的真正“綠色”變頻器不久也會面世。 參考文獻(xiàn) 【1】 韓安榮．通用變頻器及其應(yīng)用【M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2000． 【2】 吳忠智，吳加林．變頻器應(yīng)用手冊【s】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995～ 【3】 王定華，等．電磁兼容性原理與設(shè)計(jì)【M】．四川：電半科技大學(xué)出版社， 1995． 【4】電磁兼容性術(shù)語（GB／T4365 1995）[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996． 【5】張宗桐．變頻器及其嚷置的EMc要求【J】．變頻器世界12000（9）． 【6】鄭旭東，關(guān)鴻權(quán)。吳赤兵．通用變頻器運(yùn)行過程中存在的問題及對策【J】．石化技術(shù)，2001．8（4）．