變頻器干擾的分析及防止措施

1.1?變頻器運行對電網(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濾波電容充電，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、電流實測波形?？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，輸入電流波形也有所不同，變頻器驅(qū)動籠式電動機(jī)負(fù)載在10 Hz、20 Hz和50 Hz時輸入電流的波形。可見隨著電動機(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越小。實驗證明，變頻器運行時，由于整流側(cè)二極管的換相作用，會造成電源電壓波形出現(xiàn)一些缺口的凸口，所以變頻器運行時，會引起電網(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)同時接入電抗值大的XL和DL時，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?變頻器對其他設(shè)備的干擾及抑制

變頻器的整流電路會產(chǎn)生諧波，而且變頻器的逆變電路也要產(chǎn)生諧波。對于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，人耳就能聽得見高次諧波頻率所產(chǎn)生的電磁噪聲。若調(diào)制頻率高，雖然人耳聽不見，但高頻信號是客觀存在的，對電網(wǎng)和電子設(shè)備仍會產(chǎn)生干擾。變頻器產(chǎn)生諧波時，由于功率較大，因此可視為一個強(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)動的電動機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，鐵損和銅損增加；同時傳導(dǎo)電源對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，它對周圍的電子接收設(shè)備產(chǎn)生干擾；第三是對變頻器平行敷設(shè)的其他線路產(chǎn)生磁耦合，同時可能對處于變頻器內(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)備同時接入，如電力電容器、變壓器、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)等負(fù)載。（m.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，設(shè)置專用的變壓器連接到高壓系統(tǒng)。通過共用的接地線傳導(dǎo)干擾是最普遍的干擾傳導(dǎo)方式。將動力線的接地與控制線的接地分開是切斷這一途徑的根本方法，將動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的金屬外殼上。

信號線靠近有干擾源電流的導(dǎo)線時，干擾會被誘導(dǎo)到信號線上，使信號線上的信號受到干擾，布線分離對消除這種干擾行之有效。實際工程中應(yīng)把高壓電纜、動力電纜、控制電纜常常與儀表電纜、計算機(jī)電纜分開走線。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，通過自動產(chǎn)生反方向的濾波電流來消除電源和負(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，可安裝零序電抗器。

1.3?電網(wǎng)對變頻器干擾的防止

電網(wǎng)三相電壓不平衡時，會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，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熱，變頻器過壓、過流，并使整流二極管將因電流峰值過大而燒毀，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網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)補(bǔ)償電容投入或晶閘管換相時，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，會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)生過壓或過流，使運行不正常，還可能導(dǎo)致電動機(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，必須采取各種對策來防止這種現(xiàn)象的發(fā)生。

防止電網(wǎng)對變頻器干擾的措施有：當(dāng)變頻器的容量較大時，100 kVA?以上，可考慮單獨配置供電變壓器。對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，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，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，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：由于模擬輸入信號為弱電信號容易受到外部干擾的影響，控制回路端子配線時必須使用屏蔽電纜，并將屏蔽層一端良好接地或接公共端。控制回路端子連線與主回路端子連線、電源線以及其它動力線分開，兩者不能平行排列，只能交叉穿過，否則會產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，影響變頻器正常使用。對外來噪音的防治：將控制電路的信號線與動力線分開，控制電路的信號線最好用屏蔽線，并將屏蔽層牢固接于變頻器PE端或公共端?？刂齐娐返男盘柧€較長時，請將其穿過磁環(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。變頻器和電動機(jī)之間配線很長時，由于線間分布電容較大，可能造成變頻器運行不正常甚至過電流跳閘，因此配線很長時在輸出側(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)生的干擾對其他設(shè)備的影響，在變頻器輸出側(cè)配用變頻器專用的輸出濾波器或把變頻器輸出電纜穿入接地金屬管中，并與控制信號線分開來減小變頻器的干擾。

2?結(jié)語

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。對外來噪音的防治，控制回路端子配線時必須使用屏蔽電纜，變頻器和電動機(jī)之間配線很長時，由于線間分布電容較大，可能造成變頻器運行不正常甚至過電流跳閘，因此配線很長時在輸出側(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)生的干擾對其他設(shè)備的影響，在變頻器輸出側(cè)配用變頻器專用的輸出濾波器或把變頻器輸出電纜穿入接地金屬管中，并與控制信號線分開來減小變頻器的干擾。這樣才能實現(xiàn)變頻器 安全可靠的運行。