在現場,變頻器的幹擾出現得比較多,且比較嚴(yan) 重,甚至導致控製係統無法投入使用。變頻器的工作原理注定其會(hui) 產(chan) 生強電磁幹擾。
變頻器包括整流電路和脈衝(chong) 電壓波形發生電路,輸入的交流電經過變流器和平波回路的整流,變換成直流電壓,通過逆變器把直流電壓變換成不同寬度的脈衝(chong) 電壓(稱為(wei) 脈寬調製電壓,PWM)。用這個(ge) PWM電壓驅動電機,就可以起到調整電機力矩和速度的目的。這種工作原理導致以下三種電磁幹擾:

諧波幹擾
整流電路會(hui) 產(chan) 生諧波電流,這種諧波電流在供電係統的阻抗上產(chan) 生電壓降,導致電壓波型發生畸變,這種畸變的電壓對於(yu) 許多電子設備形成幹擾(因為(wei) 大部分電子設備僅(jin) 能工作在正弦波電壓條件下),常見的電壓畸變是正弦波的頂部變平。諧波電流一定時,電壓畸變在弱電源的情況下更加嚴(yan) 重,這種幹擾的特征是會(hui) 對使用同一個(ge) 電網的設備形成幹擾,而與(yu) 設備與(yu) 變頻器之間的距離無關(guan) 。
射頻傳(chuan) 導發射幹擾
由於(yu) 負載電壓為(wei) 脈衝(chong) 狀,因此變頻器從(cong) 電網吸取電流也是脈衝(chong) 狀,這種脈衝(chong) 電流中包含了大量的高頻成分,形成射頻幹擾,這種幹擾的特征是會(hui) 對使用同一個(ge) 電網的設備形成幹擾,而與(yu) 設備與(yu) 變頻器之間的距離無關(guan) 。
射頻輻射幹擾
射頻輻射幹擾來自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。在上述的射頻傳(chuan) 導發射幹擾的情形中,變頻器的輸入電纜上有射頻幹擾電流時,由於(yu) 電纜相當於(yu) 天線,必然會(hui) 產(chan) 生電磁波輻射,產(chan) 生輻射幹擾。變頻器輸出電纜上傳(chuan) 輸的PWM電壓,同樣包含豐(feng) 富的高頻的成分,會(hui) 產(chan) 生電磁波輻射,形成輻射幹擾。輻射幹擾的特征是,當其他電子設備靠近變頻器時,幹擾現象變得嚴(yan) 重。
根據電磁性的基本原理,形成電磁幹擾必須具備三要素:電磁幹擾源、電磁幹擾途徑、對電磁幹擾敏感的係統。為(wei) 防止幹擾,可采用硬件抗幹擾和軟件抗幹擾。其中,硬件抗幹擾是更基本和更重要的抗幹擾措施,一般從(cong) 抗和放兩(liang) 方麵入手來抑製幹擾,其總體(ti) 原則是抑製和消除幹擾源、切斷幹擾對係統的耦合通道、降低係統幹擾信號的敏感性。具體(ti) 措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。
以下內(nei) 容是解決(jue) 現場幹擾的主要步驟:
1、采用軟件抗幹擾措施:具體(ti) 來講就是通過變頻器的人機界麵下調變頻器的載波頻率,把該值調低到一個(ge) 適當的範圍。如果這個(ge) 方法不能奏效,那麽(me) 隻能采取下麵的硬件抗幹擾措施。
2、進行正確的接地:通過現場的具體(ti) 調研我們(men) 可以看到,現場的接地情況是不甚理想的。而正確的接地既可以是係統有效地抑製外來幹擾,又能降低設備本身對外界的幹擾,是解決(jue) 變頻器幹擾更有效的措施。具體(ti) 來講就是做到以下幾點:
(1)變頻器的主回路端子E必須接地,該接地可以和該變頻器所帶的電機共地,但不能與(yu) 其它的設備共地,必須單獨打接地極,且該接地點應該盡量遠離弱電設備的接地點。同時,變頻器接地導線的截麵積應不小於(yu) 4mm2,長度應控製在20m以內(nei) 。
(2)其它機電設備的地線中保護接地和工作接地應分開單獨設接地極,並更後匯入配電櫃的電氣接地點。控製信號的屏蔽地和主電路導線的屏蔽地也應分開單獨設接地極,並更後匯入配電櫃的電氣接地點。
屏蔽幹擾源
屏蔽幹擾源是抑製幹擾的很有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽,可以不讓其電磁幹擾泄露,但變頻器的輸出線更好用鋼管屏蔽更好還要加裝磁環,平行並繞3—4圈,有助於(yu) 抑製高次諧波,特別是以外部信號(從(cong) 控製器上輸出4~20mA信號)控製變頻器時,要求該控製信號線盡可能短(一般為(wei) 20m以內(nei) ),且必須采用屏蔽雙絞線,並與(yu) 主電路線(AC380)及控製線(AC220V)完全分離。此外,係統中的電子敏感設備線路也要求采用屏蔽雙絞線,特別是壓力信號。且係統中所有的信號線決(jue) 不能和主電路線及控製線放於(yu) 同一配管或線槽內(nei) 。為(wei) 使屏蔽有效,屏蔽層必須可靠接地。
合理的布線
具體(ti) 方法有:(1)設備的電源線和信號線應盡量遠離變頻器的輸入、輸出線: (2)其它設備的電源線和信號線應避免和變頻器的輸入、輸出線平行;如果采取了以上的辦法之後還是不能夠奏效,那麽(me) 繼續以下辦法。
幹擾的隔離
所謂幹擾的隔離,是指從(cong) 電路上把幹擾源和易受幹擾的部分隔離開來,使他們(men) 不發生電的聯係。通常是在電源和控製器及變送器等放大器電路之間在電源線上采用隔離變壓器以免傳(chuan) 導幹擾,電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。
在係統線路中設置濾波器
設備濾波器的作用是為(wei) 了抑製幹擾信號從(cong) 變頻器通過電源線傳(chuan) 導幹擾到電源和電動機。為(wei) 減少電磁噪聲和損耗,在變頻器輸出側(ce) 可設置輸出濾波器;為(wei) 減少對電源幹擾,可在變頻器輸入側(ce) 設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備如控製器和變送器等,可在該設備的電源線上設置電源噪聲濾波器以免傳(chuan) 導幹擾。濾波器根據使用位置的不同,可分為(wei) :
(1)輸入濾波器通常有兩(liang) 種:
a、線路濾波器:主要由電感線圈構成,它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。
b、輻射濾波器:主要由高頻電容器構成,它將吸收點頻率很高的、具有輻射能量的諧波成分。
(2)輸出濾波器也由電感線圈構成。它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分。非但起到抗幹擾的作用,且能消弱電動機中由高次諧波產(chan) 生的諧波電流引起的附加轉矩。對於(yu) 變頻器輸出端的抗幹擾措施,必須注意一下方麵:
a、變頻器的輸出端不允許接入電容器、以免在逆變管導通(關(guan) 斷)瞬間,產(chan) 生峰值很大的充電(或放電)電流,損害逆變管;
b、當輸出濾波器由LC電路構成時,濾波器內(nei) 接入電容器的一側(ce) ,必須與(yu) 電動機側(ce) 相接。
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