变频器应用中存在的干扰问题及对策

张志勇 华电福新能源股份有限公司吉林分公司

一、干扰源

（1）变频器运行期间受到电流输入、输出影响，会形成较低次、高次谐波，而谐波的传递会直接影响、干扰其他设备的稳定运行。

（2）变频器运行依托于电网的电源连接，电力系统运行过程中，电流的集中地就是电网，所以电网中会形成谐波源，并且波源数量较大。在干扰影响下，电网会逐渐形成干扰源，然后在设备运行期间，通过电源连接进行电磁波传递，进而产生干扰问题。

（3）晶闸管换流设备的影响。

二、干扰危害

（一）谐波影响导致电力系统损耗加大

根据临近、集肤效应，谐波影响下线路阻抗会增大，进而导致损耗加大，并产生升温现象。电力系统中元器件会因谐波影响而产生损耗，导致设备运行效率降低。在谐波影响下，绝缘层会因升温而加速老化，影响供电线路稳定运行，降低线路的使用寿命，轻则增大电力系统运行成本，重则引发触电、火灾等安全事故。

（二）电容器组在运行期间，极易受到高次谐波影响而出现不稳定现象

在基波作用下的电容器阻抗值大于谐波作用下的阻抗值，会增大电流波畸形程度。另外，电网运行过程中电容器组与电感以并联形式存在，会增大谐波电流出现概率，或放大并联谐振回路中谐波电流的倍数，导致电容器组运行荷载的大幅度增加，引发噪音、震动现象，缩短电容器运行寿命。

（三）电气设备运行过程中会受到谐波影响

若电网中存在谐波，极易导致变压器、旋转电机出现升温、噪声现象，影响电气设备运行效率，缩短电气设备的运行寿命。另外，计量、指示设备也会因谐波干扰而出现精准度误差，进而影响到整体系统的运行。

（四）通信、电子设备也会受到谐波干扰

变频器产生的谐波干扰会对通信设备造成辐射，对计算机、自动控制设备造成感应干扰，进而对设备运行产生影响。

三、传统方法抑制变频器电磁干扰

（一）滤波

使用滤波器是抑制干扰传导的重要方法，滤波器的作用，在于阻止干扰信号沿电缆线传输，使得干扰信号不断通过地线传播，而不被反射回干扰源。在使用电源滤波器时，滤波效果受安装位置的影响。一方面为使得滤波器能够有效地发挥功效，在安装时就要尽量靠近变频器。另一方面，滤波器安装位置要求：“滤波器要靠近电源线入口，并且电源输入线在机柜内要尽量短”。但实际上我们要避免滤波器的输入输出线靠得过近，导致高频干扰信号或者滤波器的输入输出线直接耦合，造成滤波器被旁路掉，从而失去作用。

（二）屏蔽

①将变频器安装于独立的机箱内，这样既能屏蔽变频器对外围电子设备的电磁干扰，又能防止外界的电磁扰波进入本系统。

②将不同种类信号线隔离敷设，可以根据信号不同类型，将其按照抗干扰能力的强弱分类敷设。容易受影响的信号线，尽量远离干扰源，信号线应使用屏蔽线。采用屏蔽的方法，虽然是减小电磁干扰举措之一，但只能一定程度上减缓电磁干扰。而且还受到现场工程安装空间因素的影响。

（3）接地：接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。如保护接地、工作接地等，正确的接地即可以抑制变频器对外界的干扰，也可以抑制大电流产生的电磁干扰。此方法虽简单廉价，但因接地不正确而带来的干扰经常发生。如“安全接地”和“电磁干扰接地”是有差别的，特别在高频区域。由于集肤效应的存在，在接头处将呈现高阻状态，造成接地不良，使系统对外的辐射丝毫没有减弱。因此采用接地的方法，减少电磁干扰。需在很低的高频阻抗下。

四、新技术理论抑制变频器电磁干扰

（一）改变电路拓扑

改变电路拓扑的中心思想是通过对称结构来消除变频器输出的共模电压，并且因开关器件上电压变化率减半，而使得装置输入侧传导干扰发射水平降低。

（二）优化驱动电路

优化的前提是掌握变频器驱动电路的工作原理：其原理是变频器的主电路板发送六路脉冲，利用六个光电耦合器、推挽放大电路等将六路脉冲的信号电流和信号电压进行放大，需要逆变电路中的大功率管IGBT导通时，输出+15V电压给大功率的栅极和发射极；以确保需要逆变电路中的大功率管IGBT导通时，能良好的导通，当需要逆变电路中的大功率管IGBT关断时，输出-5V～-10V的负电压，以确保逆变电路的大功率管IGBT能良好的关断。隔离驱动电路包括缓冲器和与缓冲器输出端连接的六路IGBT驱动电路，其原理是利用隔离驱动电路，分别独立驱动逆变电路中绝缘栅双极晶体管。对承担不同角色的绝缘栅双极晶体管，实行不同程度、不同时刻的智能化独立驱动与控制，避免了相互之间的驱动干扰，提高了带载能力且控制简单化，也同样避免了六路IGBT驱动电路之间的干扰性，从而避免电磁干扰的产生。三路SCR触发电路其工作机理是：当三路SCR触发电路控制可控硅VT1、VT3、VT5处于断开状态时，软充电电路导通，对电容C1、C2进行预充电。充电完成时，检测母线电压合格后经延时一段时间，三路SCR触发电路触发可控硅VT1、VT3、VT5导通，此时充电电阻R1和充电二极管VD1被可控硅VT1、VT3、VT5短接，退出预充电状态，此时电容C1、C2开始充当滤波作用，故而切断电磁干扰的产生。

五、结束语

变频器干扰问题的存在，不仅影响到电力系统稳定运行，还会对系统内各个设备的运行效率、寿命产生影响，必须通过合理抑制措施来缓解变频器干扰的影响，保障电力系统高效、稳定运行。