电梯变频器电路分析

刘燕峰

(江苏省特种设备安全监督检验研究院常熟分院，江苏 常熟 215500)

以电梯图纸中常见的接线方式如图1为例，对主要设备说明如下。

1在变频器中电力晶体管或IGBT高速开关可能引起噪声，对附近10MHZ以下频率的无线电测量及控制设备等无线电波产生影响。因此，选用无线电干扰（FIL1,FIL2）抑制电抗器，能降低这类噪声。此类电抗器属于共模抑制抑制电抗器，或称零序电抗器，它对被穿过磁芯的几根导线上出现的瞬时相位和幅值不能抵消的干扰有抑制作用，而对被穿过磁芯的几根导线瞬时相加电磁场可完全抵消的干扰就不能抑制，也即对三相正弦波电流不起作用。就无线干扰而言，共模干扰占大多数，所以共模抑制电抗器经常对无线电干扰抑制有效。FIL2对输出布线距离>20m时尤其需安装。

图1

表1

2电抗器中以电源侧AC电抗器最为重要，原因如下：

a、当变频器与配电用变压器T靠近时，电源线阻抗太小，过电压发生时没有在电源线上得以衰减，因此强大的过电压到达变频器压敏电阻上，甚至会使压敏电阻爆炸，为此应在进线侧加上交流电抗器ACL1。

b、当电源容量大（即电源阻抗小）时，会使输入电流的高次谐波增高，使整流二极管或电解电容器的损耗增大而发生故障。为减小外部干抗，在电源电容500KVA以上，并且是变频器额定容量的10倍以上选用电源侧AC电抗器。

c、电压的不均衡度超过3%时，也必须加装。因为不均衡度过大时，可能会导致输入电缆异常过热。

d、变频器因采用交-直-交方式，整流和电容滤波的使用，会造成电网交流电压正弦波的顶端因电容吸收能量而变平，在电网内阻大的条件下，使电网电压波形畸变到足以使一部分电器工作不正常和发生保护动作，因此欧洲标准 EN12015：2004 （Electromagnetic compatibiliey-product family standard for lifts escalators and moving walks-Emmission）对 EMC中重要指标之一THD谐波总畸变作出了详细归定。同时在国标GB/T14549-93中对公用电网谐波电压（相电压）也做出了规定（见表1）。因此，在许多电梯的招标技术文件中我们能经产看到客户对谐波的畸变率的大小作出了要求，如THD<5%。电场中，如果控制不好，会在恶劣畸变下，用电器因“电压过低”“电压过高”而报警，或使相序保护器因电压波形畸变而动作。

e、虽然输入电抗器的容量选择和电源容量有较大关系，但在一般情况下，可以按照在额定电压和额定电流的条件下使电抗器上的电压降在2%-5%之间原则进行选择。这时，综合功率因素一般可以改善至80%-85%。

3输出侧交流电抗器。由于变频器输出是脉冲宽度调制的电压波（PWM波）它是前后沿很陡的一联串脉冲方波，存在丰富的谐波，这些谐波增加了电动机的振动和噪声，有害于电机和负载的寿命。典型的是电机绕组间瞬变电压dv/dt过高，造成匝间击穿，以及对周围电器干扰；当负载电容分量大时，造成变频器的开关器件流过大的冲击电流，会损坏开关器件，使用输出侧交流电抗器可进行平滑滤波，减少瞬变电压dv/dt的影响，并求得以下改善。

a、降低5db左右的点击噪音

b、降低了输出高次谐波造成的漏电流

c、减少了干扰

d、保护了变频器内部的功率开关器件

e、延长了电机的绝缘寿命

变频器主电路上设备的选择以提高变频器的某种性能或者为变频器和电动机提供保护或者减少变频器对其他设备的影响为主要目的，具体如何选择应用，还是要针对某种特定的变频器，根据其说明书尽量选用厂家推荐的外围设备。总之，只有正确的选择才能使电梯安全可靠的运行。

[1]李洪涛，韩宁.电梯变频器故障的安全技术分析[J].赤峰学院学报(自然科学版)，2009-03-25.