西门子变频器干扰问题及解决方案

刘广

山东威海中玻科技有限公司 山东威海 264200

近年来在工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛应用，不仅使生产运行更加顺畅，在节能降耗方面也起到重要作用。随之而来的问题是系统的电磁干扰（EMI）也日益严重，相应的抗干扰技术即电磁兼容性（EMC）也变得越来越重要了。变频器的干扰问题使电机在网络条件下的运行稳定性降低，它有时能直接造成系统的硬件损坏，有时影响微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，严重影响设备的正常运行和生产情况。因此，提高系统的抗干扰能力的可靠性是自动化装置应用中不可忽视的重要内容。

1 变频器产生干扰的原因

1.1 外部对变频器产生干扰

变频器在使用过程中受到了种种干扰，影响的因素有很多，可能有外部的因素的影响，也可能有内部因素的影响。外部因素的影响尤其值得我们去思考和讨论。所谓外部因素的干扰，可能包括来自于外部电网的干扰，变频器之所以能进行运转，主要靠的就是电网的供电，但是电网中的大量谐波源却很可能给变频器带来干扰，电网中有着许多的谐波源，这些谐波源被应用在各个设备中，如交流电直流电互换设备等，供电电源就会对变频器产生干扰，供电电源的干扰如果不加以限制，那么对变频器造成威胁，如果供电电源内部电压过大或者不够，会产生瞬间掉电的现象，再者，电网中存在射频干扰现象，若不加以及时处理，那么供电电源内的电流会波形畸变的，对同一电网下的电气设施造成干扰。同样的，外部还有一个重要因素，那就是电力补偿电容，为了满足众多用户的需求，电力公司只能采用集中电容补偿的方式，可是，这种办法有利的同时也有弊，在电容在进行补偿时，谐波电流会急剧升高，瞬间达到最大值，使供电电源的电压电流波形畸变，引起变频器的过电流导致绝缘损坏，甚至电子原件被击穿，这也是值得我们注意的外部因素。

1.2 内部对变频器产生干扰

相比较外部因素对变频器带来的干扰，内部因素对变频器的干扰强度也同样很大。变频器工作的重要工具就是逆变器，逆变器逆变过程中产生高次谐波，这些谐波对其他电气设备来说都是电磁干扰源。在变频器工作时，变频器输入输出电流中有着很大的谐波源，谐波源分有等级，电流中存在的谐波源既有高级的，也有低级的，但是，这些谐波源都会形成对变频器本身和其他设备的干扰信号。这些谐波源以各种途径将能量传播，这些能量成为了变频器的干扰。输出输入的交流电也是隐患，因为变频器自身的电动机性质是定子绕组性的，高次谐波会引起电动机定子损耗、转子损耗、铁损及附加损耗的增加，最为显着的是转子损耗。所以应该对输出和输入变频器的电流的波形进行控制。

2 解决方案

2.1 使用隔离变压器

变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器，由于隔离变压器原边和副边之间只有磁的联系，没有电的联系，这样就从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，避免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

2.2 屏蔽干扰源，这是抑制干扰的最有效的方法

通过变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄露，输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，动力电缆与控制电缆分开敷设，如果使用统一线槽，动力电缆与控制电缆需采用带有隔板的线槽，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

2.3 进行接地

进行接地是减少变频器干扰的重要解决掉方法，所谓接地，就是将变频器中主要电源线与屏蔽地相连，减少电磁辐射等对变频器的影响。如果能正确的进行变频器接地措施，所有电缆的屏蔽层与电抗器、滤波器、变频器和电机的保护地共同接地，不仅可以减少电磁波等对变频器的影响，还可以减少变频器对其他协同设备的影响，所以，进行接地可以一举两得。在接地过程中要格外注意用来接地的电源线，电源线的横截面积不能过小，一般不小于4平方毫米，长度也要控制在20米以内。在接地时，要尽量使变频器与协同设备距离近些。

2.4 安装滤波器

在变频器的输人及输出侧加滤波器，可以滤去高次谐波。除传统的无源滤波器（LC滤波器）目前还在应用外，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿不受电网阻抗的影响，因此受到广泛重视。

3 结语

随着变频器在现代工业领域的大规模应用，极大的提高了工业自动化水平，包钢燃气厂也大范围使用变频设备用于生产。但是现场的供电和用电设备会对变频器产生影响，变频器运行时产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。在变频器强大的优势光环下，新的问题又进一步的困扰着我们。经过不断的研究和实践，包钢燃气厂对变频运行中的干扰问题有了一些解决办法并应用到实际生产中去，大大改善了变频器运行状态，但是目前还是无法根除。希望随着科技的发展，这个问题能被真正的解决。