通用变频器抗干扰技术探讨

朱立锋

摘要：随着国内国民经济迅速发展，目前，市场对交流变频调速的需求量也逐年增大，本文主要介绍通用变频器使用过程中谐波传播途径及其干扰产生的机理，提出相应的解决方法，并对变频器的实际应用展开探讨。

关键词：变频器;谐波;抗干扰技术;机理及传播途径

随着我国科学水平的发展进步，在工业领域各种控制系统的发展日新月异，变频器等电子装置在各种工业控制系统中得到广泛应用，变频器的节能效果获得广大用户的高度认可，但其缺点是系统的干扰较为严重，容易损坏系统硬件，导致控制系统失灵，从而发生设备事故。为了确保变频器能够安全稳定运行，结合本厂变频器的使用情况，就采取的抗干扰措施进行了研究。

1.通用变频器中调速系统的电磁干扰源和途径

1.1通用变频器谐波产生机理

普遍变频器的主电路是由交流—直流—交流组成，外部交流电源通过三相桥路整流后变成直流电压信号，再经过滤波电容器滤波和大功率晶体管开关等元件逆变成频率可以变化的交流信号。在整流电路中，输入的电流波形是不规则的矩形波，且电流波形按照傅立叶级数方式分解为各次谐波和基波，其中的高次谐波将供电系统产生干扰作用。

1.2通用变频器中电磁干扰的途径

变频器能产生大功率的高频谐波，对系统设备有较强干扰作用，其干扰途径主要分传导、电磁辐射和感应耦合，与一般电磁的干扰途径基本一致。主要表现为对附件的电子、电气设备形成电磁辐射;使直接驱动的电动机制造电磁噪声，以及电动机铜耗和铁耗增加，通过配电网络传导干扰到系统其他设备;变频器对周围的其他线路形成感应耦合，产生干扰电流或者电压。同样，系统内部中干扰信号能以同样途径影响变频器的正常运行。

2.有效控制谐波干扰的方法

本厂使用10台IHP-160K型变频器，依据电磁基本原理，形成电磁干扰的三要素分别为：电磁干扰源、电磁干扰途径以及对电磁干扰较为敏感的系统。抑制干扰有软件抗干扰及硬件抗干扰两种方式。其中，硬件抗干扰是最重要和最基本的抗干扰措施，一般从防和抗两方面来抑制和消除电磁干扰源、切断电磁干扰途径，降低系统对干扰信号的敏感性。在工程上可采用的具体措施有屏蔽、隔离、接地、滤波等方法。

2.1隔离干扰和设置滤波器

2.1.1隔离干扰

主要是把干扰源及易受干扰的部分从电路上隔离出来，使其不产生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是采用隔离变压器把电源和放大器电路之间隔离以避免传导干扰，电源隔离变压器能采用噪声隔离变压器。

2.1.2设置滤波器

在变频器输入侧设置一个输入滤波器可减少对电源的干扰。如果线路中存在敏感电子设备，可以在电源线上安置一个电源噪声滤波器来抑制传导干扰。在变频器的输出和输入电路中，不仅有上述低频谐波电流，还有很多高频谐波电流，它们将能量以各种不同方式传递出去，对其它设备造成干扰。滤波器主要是削弱较高频率的谐波分量，根据不同的使用位置，滤波器可分为输入、输出两种滤波器。而输入滤波器又有两种，一种为线路滤线器，主要元件是电感线圈，它通过增大高频下的线路阻抗来减小较高频率谐波电流。另一种为辐射滤波器，主要元件是高频电容器，它主要是吸收掉很高频率的、具有辐射能量的谐波成分。输出滤波器能够有效地降低输出电流中的高次谐波成分，不仅起到抗干扰的作用，还能减少电动机中由高次谐波电流引起的附加转矩。

2.2屏蔽干扰源和接地

2.2.1屏蔽干扰源

变频器本身通常采用铁壳屏蔽，以免泄漏其电磁干扰;输出

线最好使用钢管屏蔽，尤其是用外部信号控制变频器时，信号线应该尽可能短（一

般不超过20m），且信号线要与控制线（AC220V）及主电路线（AC380V）完全分离，并采用双芯屏蔽，绝对不能放在同一线槽或配管内，也要屏蔽周围电子敏感设备线路。要保证屏蔽有效，屏蔽罩接地必须可靠。

2.2.2接地

正确的接地不仅使系统能够有效地抑制外来干扰，还可以减少设备本身对外界的干扰。在系统实际应用中，由于系统电源的地线、零线不分、控制系统屏蔽地混乱，导致系统的可靠性和稳定性大大降低。变频器主回路端子PE（E、G）的接地正确与否，是降低变频器干扰和提高变频器控制噪声能力的主要手段，因此，在实际应用中必须加以重视。变频器接地导线的截面积一般在2.5m㎡以上，长度一般不超过20M，注意变频器的接地点要与其它设备的接地点分开，以免共地。

3.抑制电磁干扰实例分析与展望

以装置二线计量泵出现大面积跳停为例，报警OC2（恒速中过流），如果对平稳生产造成严重影响。主要应对措施有：

3.1纠正电机与变频器、输出电缆之间的接地连接;

3.2统计出发生95%以上大面积跳停的9台变频器，绕过接线端子箱重新设置输出电缆。采取以上两点措施后，大面积跳停故障必然消失。

随着人们越来越重视环境问题，变频器的电磁兼容性（EMC）技术必将受到足够重视。在推广应用变频器初期，噪声问题曾经是一个不小的难题，而低噪声变频器的出现，已较好地解决了这个问题，但是，随之而来的是产生了变频器对环境的电磁污染问题，变频器本身的谐波会对电源造成干扰，并影响到接在同一电源系统的其他设备。因此，相关研究人员需要对通用变频器抗干扰技术展开探讨。

4.结束语

随着电力电子和微电子技术的新技术、新理论不断在变频器上得到应用，重视变频器的抗干扰技术已经成为变频调速传动系统设计和应用必须面对的问题。而分析和研究抑制变频器谐波的方法必将成为—个很重要的课题。变频器抗干扰技术的应用对提高变频器等工业设备运行的安全性和可靠性具有非常重要的指导意义。

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