機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計變頻器應(yīng)用中的干擾及其抑制講解

1、1 緒論可以它以很好的調(diào)速、 節(jié)能性能， 在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動， 減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻 器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在 供水、空調(diào)設(shè)備、過程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞 動強度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來了一些干擾問題。現(xiàn)場的供電和用電設(shè)備會對變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運行時產(chǎn)生的高次諧波也會干擾周 圍設(shè)備的運行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對電子設(shè)備的干擾、對通信設(shè)備的干擾及對 無線電等產(chǎn)生的干擾。對計算機(jī)和自動控制裝置等電子設(shè)

2、備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾；對 通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)無 法可靠運行，還會影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的 干擾問題進(jìn)行探討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。2 變頻器簡介2.1 變頻器的原理2.1.1 變頻器控制電路組成如下圖所示，控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運算電路、主電路的電壓、電流 檢測電路、電動機(jī)的速度檢測電路、將運算電路的控制信號進(jìn)行放大的驅(qū)動電路，以及逆變 器和電動機(jī)的保護(hù)電路。圖 2-1 變頻器控制電路在圖 1 點畫線內(nèi)，無速度檢測電路為開環(huán)控制，在控制電路增加了速度檢測電路，即增 加速度

3、指令，可以對異步電動機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。- 1 -主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動電路、逆變電路和檢測取樣電路部 分組成。圖 2-2 是它的結(jié)構(gòu)圖。圖 2-2 變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖（1）運算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運算，決定 逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測電路 與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅(qū)動電路 驅(qū)動電路是將主控電路中 CPU 產(chǎn)生的六個 PWM 信號，經(jīng)光電隔離和放大后， 作為逆變 電路的換流器件（逆變模塊）提供驅(qū)動信號。對驅(qū)動電路的各種要求，因換流器件的不同而異。圖 2-3 是較常見的驅(qū)動電路（驅(qū)動

4、電 路電源見圖 2-4）。圖 2-3 驅(qū)動電路圖圖 2-4 驅(qū)動電路電源圖（4）I/0 輸入輸出電路 為了變頻器更好人機(jī)交互，變頻器具有多種輸入信號的輸入 （ 比如運行、多段速度運行 等） 信號，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比如電流、頻率、保護(hù)動作驅(qū)動等 ）信號。（5）速度檢測電路 以裝在異步電動軸機(jī)上的速度檢測器 （TG、PLG等） 的信號為速度信號，送入運算回路， 根據(jù)指令和運算可使電動機(jī)按指令速度運轉(zhuǎn)。（6）保護(hù)電路 檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電 動機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。圖 2-5 所示的電路是較典型的過流檢測保護(hù)電路。由

5、電流取樣、信號隔離放大、信號放 大輸出三部分組成圖 2-5 電流檢測保護(hù)電路2.1.2 自由地改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度圖 2-6 變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速接線圖1) r/min 電機(jī)轉(zhuǎn)速單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為rpm，如： 4 極電機(jī) 60Hz1800r/min ，4 極電機(jī) 50Hz 1500r/min ，電機(jī)的轉(zhuǎn)速同頻率成比例。 交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位：n60 f(1 s)/p (1)式中 n 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速； f異步電動機(jī)的頻率； s電動機(jī)轉(zhuǎn)差率； p 電動機(jī)極對數(shù)。由式(1)可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 0 50Hz 的范

6、圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源 頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的電機(jī)極數(shù)是固定不變的，極數(shù)是一個不連續(xù)的數(shù)值，為 2 的倍數(shù)。另外，頻率是電機(jī)供 電電源的電信號，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以被 自由的控制。 n=60f/p ，其中 n 為同步速度、 f 為電源頻率、 p 為電機(jī)極數(shù)，改變頻率和電壓 是最優(yōu)的電機(jī)控制方法。僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時，該問題更突出。 為防止電機(jī)燒毀，變頻器在改變頻率的同時必須要同時改變電壓，例如：為使電機(jī)轉(zhuǎn)速減半， 變頻器的輸出頻率必須從 60Hz 改變到 30Hz，變頻器的輸出電壓就必須從

7、 200V 改變到 100V。2.1.3 基本概念(1 )VVVF 變壓變頻( Variable Voltage and Variable Frequency )(2 )CVCF 恒壓恒率( Constant Voltage and Constant Frequency ) 各國使用的交流供電電源，其電壓和頻率通常均為 200V/60Hz ( 50Hz )或 100V/60Hz（50Hz ）。變頻器是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機(jī)的變速運行的設(shè)備， 該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（ DC ），然后再把直流電（ DC）變換為三相 或單相交流電 （AC）。其中控制電路完

8、成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電， 直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如 矢量控制變頻器這種需大量運算的變頻器 ，有時還需一個進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算的 CPU 以及一些相應(yīng) 的電路。2.1.4 變頻器的分類 按主電路工作方式，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按開關(guān)方式，分為 PAM 控 制型、 PWM 控制型和高載頻 PWM 控制型；按工作原理，分為 V/f 控制型、轉(zhuǎn)差頻率控制型 和矢量控制型等；按用途，分為通用型、高性能專用型、高頻型、單相變頻器和三相變頻器 等。2.1.5 變頻器中常用的控制方式低壓通用變頻輸出電壓為 380650V ，

9、輸出功率為 0.75 400kW ，工作頻率為 0 400Hz ，它的主電路都采用交 直交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。（1）U/f=C 的正弦脈寬調(diào)制（ SPWM ）控制方式 其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平 滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出 電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性 終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、 控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和 逆變器死區(qū)效應(yīng)

10、的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。（2）電壓空間矢量（ SVPWM ）控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提， 以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的， 一次生成三相調(diào)制波形， 以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。 經(jīng)實踐使用后又有所改進(jìn)， 即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的 影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有 引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。（3 ）矢量控制（ VC）方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia 、Ib、Ic

11、、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 Ia1Ib1 ，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn) 變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 Im1 、It1（Im1 相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電流； It1 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流） ，然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的 控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。其實質(zhì)是將交流電動機(jī)等效為 直流電動機(jī)，分別對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子 電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出 具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受

12、電動機(jī)參 數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制 效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。（4）直接轉(zhuǎn)矩控制（ DTC ）方式1985 年，德國魯爾大學(xué)的 DePenbrock 教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。 該技術(shù) 在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu) 良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流 傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn) 矩。它不需要將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)， 因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算； 它不需要模

13、仿直流電動機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。（5 ）矩陣式交 交控制方式VVVF 變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交 直 交變頻中的一種。其共同 缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流電路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回 電網(wǎng)，即不能進(jìn)行四象限運行。為此，矩陣式交 交變頻應(yīng)運而生。由于矩陣式交 交變頻 省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多 的學(xué)者深入研究。其實質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來 實現(xiàn)的。具體方法是

14、：控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測器，實現(xiàn)無速度傳感器方式； 自動識別（ ID）依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對電機(jī)參數(shù)自動識別； 算出實際值對應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn) 子速度進(jìn)行實時控制；實現(xiàn) Band Band 控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 Band Band 控制產(chǎn)生 PWM 信號，對逆變器開 關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。矩陣式交交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（ 2ms ），很高的速度精度（ 2，無 PG反饋），高 轉(zhuǎn)矩精度（ 3）；同時還具有較高的起動轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時（包括0 速度時），可輸出 150 200轉(zhuǎn)矩。2.1.6 關(guān)于散熱的問題 變頻器的故障率隨溫度升高而成

15、指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán) 境溫度升高 10 度，變頻器使用壽命將減半。若變頻器帶有直流或交流電抗器 , 并且也在柜子 里面 , 發(fā)熱量會更大。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測上方比較好。如果有制動電阻的話，制 動電阻的散熱量很大，安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝在柜子上面或旁邊等。降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量的方法有以下幾種：（1）適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)柜的尺寸。要使控制柜尺寸減小，就必須使機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量盡可能地 減少。如：把變頻器的散熱器部分放到控制柜的外面，將會使 70 的發(fā)熱量釋放到機(jī)柜的外 面，對大容量變頻器更加有效。(2) 可以用隔離板把本體和散熱器隔開 , 使散熱器散熱不影響變頻

16、器本體。(3) 變頻器散熱設(shè)計中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫放散熱會變差 !(4) 功率稍大的變頻器，都有冷卻風(fēng)扇。建議在控制柜出風(fēng)口安裝冷卻風(fēng)扇，進(jìn)風(fēng)口加濾 網(wǎng)防灰塵進(jìn)入控制柜。控制柜和變頻器風(fēng)扇都是要的，不能相互替代。(5) 在海拔高于 1000m 的地方，因為空氣密度降低，因此應(yīng)加大柜子的冷卻風(fēng)量以改善 冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容，每 1000m 降低 5% 。實際上因為設(shè)計時變頻器的負(fù) 載和散熱能力一般比實際使用時要大，所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在 1500m 的地方，但 是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。(6) 開關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自 IGBT ，IGBT 的發(fā)熱又

17、集中在開關(guān)的瞬間，開關(guān)頻 率高時發(fā)熱就大。2.2 變頻器的應(yīng)用(1) 注塑機(jī)變頻調(diào)速控制注塑過程一般分為以下步驟：鎖模 注射保壓 熔膠加料 冷卻定型 開模頂針。每個 步驟的負(fù)荷是不同的，采用變頻器對油泵進(jìn)行控制，可以對應(yīng)每個步驟輸出相應(yīng)功率，從而 顯著節(jié)約電能，節(jié)電率 3060下圖為注塑機(jī)變頻簡圖- 7 -（2）全自動變頻恒壓供水系統(tǒng) 通過一臺變頻器同時控制多臺水泵，實現(xiàn)自動恒壓供水，并可附設(shè)夜間小泵運行及消防 功能。無需水塔、高位水箱、無二次污染，投資小、占地面積少，無需人工維護(hù)，運行經(jīng)濟(jì)， 高效節(jié)能。下圖為變頻恒壓供水系統(tǒng)簡易原理圖：圖 2-8 變頻恒壓供水系統(tǒng)簡易原理圖（3）行車電機(jī)變頻

18、調(diào)速控制 行車一般有多臺電機(jī)，分別控制大車、小車及吊鉤上下，這幾臺電機(jī)都可用變頻加以改 造。改造后具有以下明顯優(yōu)點：1）.電機(jī)啟動電流小，轉(zhuǎn)矩大，避免了大電流沖擊，節(jié)電顯著。2）節(jié)約備件，無需更換接觸器等低壓電器。3）無需人工維護(hù)，可靠性極高。（4）風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造 傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、水泵是通過風(fēng)門檔板或閥門來調(diào)節(jié)流量，由于流量與轉(zhuǎn)速成正比、功率與 轉(zhuǎn)速的 3 次方成正比。因此采用變頻器通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，其功率（耗電量）會呈 3 次方下降，節(jié)能效果非常明顯，節(jié)電率可達(dá) 3070.（5）在繞線機(jī)上的應(yīng)用 有啟動平穩(wěn)、啟動力矩大、無級調(diào)速的特點，能提高產(chǎn)量、降低故障率。鍋爐風(fēng)機(jī)變頻 調(diào)速：鍋爐風(fēng)機(jī)

19、包括引風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)，一般是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門檔板改變送風(fēng)量、采用變頻器后， 可將風(fēng)門檔板調(diào)節(jié)至最大，通過變頻器進(jìn)行調(diào)速。一般節(jié)電率都在 40 以上。（6）空壓機(jī)變頻調(diào)速 通過一臺變頻器能同時控制多臺空壓機(jī)，避免電機(jī)空轉(zhuǎn)耗能，無需專人值守，自動實現(xiàn)恒壓供氣，高效節(jié)能。（7）中央空調(diào)系統(tǒng)中的變頻器應(yīng)用采用變頻器對中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍水泵組、冷卻水泵組進(jìn)行調(diào)速，可實現(xiàn)一臺變頻器同時控制多臺水泵，高效節(jié)能，避免了 “大馬拉小車 ”現(xiàn)象，節(jié)電率 3060。同時能實現(xiàn)多點 溫、濕度檢測及集中監(jiān)控、達(dá)到最佳舒適度控制。（8）變頻調(diào)速器廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域|石化行業(yè) | |印刷行業(yè) | |造紙行業(yè) | |塑料行業(yè) | |

20、制藥行業(yè) | |水泥行業(yè) | |冶金行業(yè) |紡 織印染行業(yè) | |食品飲料行業(yè) | |卷煙設(shè)備 | |電梯行業(yè) | |輸送設(shè)備 |.2.3 變頻器參數(shù) 變頻器功能參數(shù)很多。一般都有數(shù)十甚至上百個參數(shù)供用戶選擇。實際應(yīng)用中，沒必要 對每一個參數(shù)都進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只要采用出廠設(shè)定值即可。但有些參數(shù)由于和實際使 用情況有很大關(guān)系，且有的還相互關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)實際進(jìn)行設(shè)定和調(diào)試。因各類型變頻器 功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方便，本文以富士變頻器基本參數(shù)名 稱為例。由于基本參數(shù)是各類型變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。（1）加減速時間 - 加速時間就是輸出頻率從 0 上升到

21、最大頻率所需時間，減速時間是指從 最大頻率下降到 0 所需時間。通常用頻率設(shè)定信號上升、下降來確定加減速時間。在電動機(jī) 加速時須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時則限制下降率以防止過電壓。加速時間設(shè)定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，不使過流失速而引起變 頻器跳閘；減速時間設(shè)定要點是：防止平滑電路電壓過大，不使再生過壓失速而使變頻器跳 閘。加減速時間可根據(jù)負(fù)載計算出來，但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗先設(shè)定較長加減速時 間，通過起、停電動機(jī)觀察有無過電流、過電壓報警；然后將加減速設(shè)定時間逐漸縮短，以 運轉(zhuǎn)中不發(fā)生報警為原則，重復(fù)操作幾次，便可確定出最佳加減速時間。（2）轉(zhuǎn)矩提升 -

22、又叫轉(zhuǎn)矩補償，是為補償因電動機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時轉(zhuǎn)矩降低， 而把低頻率范圍 f/V 增大的方法。設(shè)定為自動時，可使加速時的電壓自動提升以補償起動轉(zhuǎn) 矩，使電動機(jī)加速順利進(jìn)行。如采用手動補償時，根據(jù)負(fù)載特性，尤其是負(fù)載的起動特性， 通過試驗可選出較佳曲線。對于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如選擇不當(dāng)會出現(xiàn)低速時的輸出電壓過高，而 浪費電能的現(xiàn)象，甚至還會出現(xiàn)電動機(jī)帶負(fù)載起動時電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。（3）電子熱過載保護(hù) - 本功能為保護(hù)電動機(jī)過熱而設(shè)置。它是變頻器內(nèi) CPU 根據(jù)運轉(zhuǎn)電 流值和頻率計算出電動機(jī)的溫升，從而進(jìn)行過熱保護(hù)。本功能只適用于“一拖一”場合，而 在“一拖多”時，則應(yīng)在各臺電動機(jī)上

23、加裝熱繼電器。電子熱保護(hù)設(shè)定值 （%）=電動機(jī)額定電流 （A）/變頻器額定輸出電流 （A） 100%。（ 4）頻率限制 -即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率 設(shè)定信號源出故障，而引起輸出頻率的過高或過低，以防損壞設(shè)備的一種保護(hù)功能。在應(yīng)用 中按實際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機(jī)，由于輸送物料不太多， 為減少機(jī)械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這 樣就可使皮帶輸送機(jī)運行在一個固定、較低的工作速度上。（ 5）偏置頻率 -有的又叫偏差頻率或頻率偏差設(shè)定。其用途是當(dāng)頻率由外部模擬信號（電 壓或電流 ）進(jìn)行設(shè)定時，可

24、用此功能調(diào)整頻率設(shè)定信號最低時輸出頻率的高低。有的變頻器當(dāng) 頻率設(shè)定信號為 0%時，偏差值可作用在 0fmax 范圍內(nèi)，有的變頻器 （如明電舍、三墾 ）還可 對偏置極性進(jìn)行設(shè)定。如在調(diào)試中當(dāng)頻率設(shè)定信號為 0%時，變頻器輸出頻率不為 0Hz，而為 xHz ，則此時將偏置頻率設(shè)定為負(fù)的 xHz 即可使變頻器輸出頻率為 0Hz。（ 6）頻率設(shè)定信號增益 此功能僅在用外部模擬信號設(shè)定頻率時才有效。它是用來彌補 外部設(shè)定信號電壓與變頻器內(nèi)電壓 （+10v）的不一致問題；同時方便模擬設(shè)定信號電壓的選擇， 設(shè)定時，當(dāng)模擬輸入信號為最大時 （如10v、5v或 20mA），求出可輸出 f/V 圖形的頻率百分?jǐn)?shù)

25、 并以此為參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可；如外部設(shè)定信號為 05v 時，若變頻器輸出頻率為 050Hz， 則將增益信號設(shè)定為 200%即可。（ 7）轉(zhuǎn)矩限制 可分為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩限制和制動轉(zhuǎn)矩限制兩種。它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值，經(jīng) CPU 進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計算，其可對加減速和恒速運行時的沖擊負(fù)載恢復(fù)特性有顯著改善。 轉(zhuǎn)矩限制功能可實現(xiàn)自動加速和減速控制。假設(shè)加減速時間小于負(fù)載慣量時間時，也能保證 電動機(jī)按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動加速和減速。驅(qū)動轉(zhuǎn)矩功能提供了強大的起動轉(zhuǎn)矩，在穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)矩功能將控制電動機(jī)轉(zhuǎn)差，而 將電動機(jī)轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大時，甚至在加速時間設(shè)定過短時， 也不會引起變頻器跳閘。在加

26、速時間設(shè)定過短時，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會超過最大設(shè)定值。驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩大對起動有利，以設(shè)置為 80 100%較妥。制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動力越大，適合急加減速的場合，如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè) 置過大會出現(xiàn)過壓報警現(xiàn)象。 如制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為 0%，可使加到主電容器的再生總量接近于 0， 從而使電動機(jī)在減速時，不使用制動電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會跳閘。但在有的負(fù)載上，如 制動轉(zhuǎn)矩設(shè)定為 0%時，減速時會出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象， 造成變頻器反復(fù)起動， 電流大幅度波動， 嚴(yán)重時會使變頻器跳閘，應(yīng)引起注意。（8）加減速模式選擇 又叫加減速曲線選擇。 一般變頻器有線性、 非線性和 S 三種曲線，通常大多選擇線性曲線；非線性曲

27、線適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如風(fēng)機(jī)等； S 曲線適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù) 載，其加減速變化較為緩慢。設(shè)定時可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，選擇相應(yīng)曲線，但也有例外，筆 者在調(diào)試一臺鍋爐引風(fēng)機(jī)的變頻器時，先將加減速曲線選擇非線性曲線，一起動運轉(zhuǎn)變頻器 就跳閘，調(diào)整改變許多參數(shù)無效果，后改為 S 曲線后就正常了。究其原因是：起動前引風(fēng)機(jī) 由于煙道煙氣流動而自行轉(zhuǎn)動，且反轉(zhuǎn)而成為負(fù)向負(fù)載，這樣選取了S 曲線，使剛起動時的頻率上升速度較慢，從而避免了變頻器跳閘的發(fā)生，當(dāng)然這是針對沒有起動直流制動功能的 變頻器所采用的方法。（9）轉(zhuǎn)矩矢量控制 矢量控制是基于理論上認(rèn)為：異步電動機(jī)與直流電動機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理。矢量控制方式就是將

28、定子電流分解成規(guī)定的磁場電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進(jìn)行 控制，同時將兩者合成后的定子電流輸出給電動機(jī)。因此，從原理上可得到與直流電動機(jī)相 同的控制性能。采用轉(zhuǎn)矩矢量控制功能，電動機(jī)在各種運行條件下都能輸出最大轉(zhuǎn)矩，尤其 是電動機(jī)在低速運行區(qū)域。- 10 -現(xiàn)在的變頻器幾乎都采用無反饋矢量控制，由于變頻器能根據(jù)負(fù)載電流大小和相位進(jìn)行 轉(zhuǎn)差補償，使電動機(jī)具有很硬的力學(xué)特性，對于多數(shù)場合已能滿足要求，不需在變頻器的外 部設(shè)置速度反饋電路。這一功能的設(shè)定，可根據(jù)實際情況在有效和無效中選擇一項即可。與之有關(guān)的功能是轉(zhuǎn)差補償控制，其作用是為補償由負(fù)載波動而引起的速度偏差，可加 上對應(yīng)于負(fù)載電流的轉(zhuǎn)差頻率。這一功

29、能主要用于定位控制。（10）節(jié)能控制 風(fēng)機(jī)、水泵都屬于減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即隨著轉(zhuǎn)速的下降，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例減小，而具有節(jié)能控制功能的變頻器設(shè)計有專用 V/f 模式，這種模式可改善電動 機(jī)和變頻器的效率，其可根據(jù)負(fù)載電流自動降低變頻器輸出電壓，從而達(dá)到節(jié)能目的，可根 據(jù)具體情況設(shè)置為有效或無效。要說明的是，（9）、（10）這兩個參數(shù)是很先進(jìn)的，但有一些用戶在設(shè)備改造中，根本無 法啟用這兩個參數(shù)，即啟用后變頻器跳閘頻繁，停用后一切正常。究其原因有：（1）原用電動機(jī)參數(shù)與變頻器要求配用的電動機(jī)參數(shù)相差太大。 （2）對設(shè)定參數(shù)功能了解不夠，如節(jié)能控制 功能只能用于 V/f 控制方式中，不能用于矢量

30、控制方式中。 （3）啟用了矢量控制方式，但沒有 進(jìn)行電動機(jī)參數(shù)的手動設(shè)定和自動讀取工作，或讀取方法不當(dāng)。3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要干擾源及其危害3.1 主要電磁干擾源電磁干擾也稱電磁騷擾 （EMI ），是以外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾， 通常是通過電路傳導(dǎo)和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所 產(chǎn)生的諧波會對同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多 采用 PWM 技術(shù)，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻 器對系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備備、過程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精 度，減輕了工人的勞動

31、強度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來了一些干擾問題?，F(xiàn)場的供電 和用電設(shè)備會對變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運行時產(chǎn)生的高次諧波也會干擾周圍設(shè)備的運行。 變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對電子設(shè)備的干擾、對通信設(shè)備的干擾及對無線電等產(chǎn)生的 干擾。對計算機(jī)和自動控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾；對通信設(shè)備和無線 電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)無法可靠運行，還 會影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問題進(jìn)行探 討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。下面主要討論變頻器來說是一個電磁干擾源。另一方面， 電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變

32、頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源，如各種 整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明設(shè)備等。這些負(fù)荷都使 電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電- 11 - 電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會通過電網(wǎng)電源電路 干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電；浪涌、跌落；尖峰電 壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。3.2 電磁干擾的途徑 變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強。其干擾途徑與一般電磁干 擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導(dǎo)、感應(yīng)

33、耦合。具體為：對周圍的電子、電氣設(shè)備 產(chǎn)生電磁輻射；對直接驅(qū)動的電動機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動機(jī)鐵耗和銅耗增加，并傳導(dǎo) 干擾到電源， 通過配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備； 變頻器對相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合， 感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。 下面分別加以分析。（1）電磁輻射 變頻器如果不是處在一個全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其 輻射場強取決于干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的 整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn) 生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用 P

34、WM 技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的 和重復(fù)的開關(guān)模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的 高次諧波群。高載波頻率和場控開關(guān)器件的高速切換（ dv/dt 可達(dá) 1kV/ s 以上）所引起的輻 射干擾問題相當(dāng)突出。當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強度與干擾信號的波長有關(guān)，當(dāng)孔洞的大 小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形 成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。（2）傳導(dǎo) 上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可以通過阻抗耦合或接地回路 耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，

35、其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑 是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著 其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程 的受害者。（3）感應(yīng)耦合 感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時，干擾的電 磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時的電磁干擾能量可以 通過變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w 內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦 合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾

36、源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有 關(guān)。3.3 變頻器干擾的危害- 12 -變頻器干擾主要有： 一是變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流二極管等非線性整流器件， 其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)將產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變（電壓畸變率用THDv表示，變頻器產(chǎn)生諧波引起的 THDv在 1040%左右），影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出部分一般采 用的是 IGBT等開關(guān)器件， 在輸出能量的同時將在輸出線上產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾， 影響周 邊電器的正常工作。3.3.1 諧波和電磁輻射對電網(wǎng)及其它系統(tǒng)的危害（1）諧波使電網(wǎng)中的電器元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗， 降低了輸變電及用電設(shè)備的效率。（2）諧波可以通過電網(wǎng)

37、傳導(dǎo)到其它的用電器，影響了許多電氣設(shè)備的正常運行，比如諧 波會使變壓器產(chǎn)生機(jī)械振動，使其局部過熱，絕緣老化，壽命縮短，以至于損壞；還有傳導(dǎo) 來的諧波會干擾電器設(shè)備內(nèi)部軟件或硬件的正常運轉(zhuǎn)。（3）諧波會引起電網(wǎng)中局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，從而使諧波放大。（4）諧波或電磁輻射干擾會導(dǎo)致繼電器保護(hù)裝置的誤動作，使電氣儀表計量不準(zhǔn)確，甚 至無法正常工作。（5）電磁輻射干擾使經(jīng)過變頻器輸出導(dǎo)線附近的控制信號、檢測信號等弱電信號受到干 擾，嚴(yán)重時使系統(tǒng)無法得到正確的檢測信號，或使控制系統(tǒng)紊亂。一般來講，變頻器對電網(wǎng)容量大的系統(tǒng)影響不十分明顯，這也就是諧波不被大多數(shù)用戶 重視的原因。但對系統(tǒng)容量小的系統(tǒng)，諧波產(chǎn)

38、生的干擾就不能忽視。3.3.2 有關(guān)諧波的國際及國家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有： 國際標(biāo)準(zhǔn) IEC61000-2-2 ，IEC61000-2-4 ，歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN61000-3-2， EN61000-3-12，國際電工學(xué)會的建議標(biāo)準(zhǔn) IEEE519-1992，中國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T14549-93電能 質(zhì)量共用電網(wǎng)諧波。下面分別做簡要介紹：1. 國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-2-2 標(biāo)準(zhǔn)適用于公用電網(wǎng)， IEC61000-2-4 標(biāo)準(zhǔn)適用于廠級電網(wǎng)， 這兩個標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定了不給電網(wǎng)造成損害所允許的諧波程度，它們規(guī)定了最大允許的電壓畸變率THDv。IEC61000-2-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電網(wǎng)公共接入點處的各次

39、諧波電壓含有的 THDv約為 8%。IEC61000-2-4 標(biāo)準(zhǔn)分三級。第一類對諧波敏感場合（如計算機(jī)、實驗室等） THDv為 5%； 第二類針對電網(wǎng)公共接入點和一部分廠內(nèi)接入點 THDv為 8%；第三類主要針對廠內(nèi)接入點 THDv 為 10%。以上兩個標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電器設(shè)備所允許產(chǎn)生諧波電流的幅值，前者主要針對16A 以下，后者主要針對 16A到 64A。IEEE519-1992 標(biāo)準(zhǔn)是個建議標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)是將單次 THDv限制在 3%以下，總 THDv限制在 5%以下。2. 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93 中規(guī)定，公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值為380V（ 220V）電網(wǎng)電壓總- 13 -T

40、HDv為 5%，各次諧波電壓含有率奇次為 4%，偶次為 2%。 由以上標(biāo)準(zhǔn)看來， 一般單次電壓畸變率在 36%，總電壓畸變率在 58%的范圍內(nèi)是可以接 受的4 抗電干擾的措施 據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾（ EMI ）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電 磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件 抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是 抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對干擾信號的敏感性。具體措施 在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。4.1 在工程上采用抗干擾的措施（1）隔離：所謂干

41、擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它 們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采 用隔離變壓器以免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。（2）濾波：設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導(dǎo)干擾到電 源及電動機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對電源的 干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線上設(shè)置電 源噪聲濾波器，以免傳導(dǎo)干擾。下圖為抗干擾濾波器的接線圖：圖 4-1 抗干擾濾波器的接線圖（ 3）屏蔽：屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用

42、鐵殼屏蔽，不 讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線 盡可能短（一般為 20m 以內(nèi)），且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離， 不能放于同一配管或線槽內(nèi)，周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必 須可靠接地。（4）接地：實踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式 可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻- 14 - 器的接地方式有多點接地、一點接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采用，要注 意不要因為接地不良而對設(shè)備產(chǎn)生干擾。單點接地指在一個電路或裝置中，只

43、有一個物理點定義為接地點。在低頻下的性能好； 多點接地是指裝置中的各個接地點都直接接到距它最近的接地點。在高頻下的性能好；混合 接地是根據(jù)信號頻率和接地線長度，系統(tǒng)采用單點接地和多點接地共用的方式。變頻器本身 有專用接地端子 PE 端，從安全和降低噪聲的需要出發(fā)，必須接地。既不能將地線接在電器 設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上?？捎幂^粗的短線一端接到接地端子 PE 端，另一端與接 地極相連，接地電阻取值 100，接地線長度在 20m 以內(nèi)，并注意合理選擇接地極的位置。 當(dāng)系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高時，為減少對電源的干擾，在電源輸入端可加裝電源濾波器。 為抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，可

44、在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用 與否可視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)允許的畸變程度而定，一般情況下采用 為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動機(jī)噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。下圖 為變頻器的接地示意圖：圖 4-2 變頻器的接地示意圖4.2 正確安裝 由于變頻器屬于精密的功率電力電子產(chǎn)品，其現(xiàn)場安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正 常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無故障運行。變頻器對安裝環(huán)境要求較高。一般 變頻器使用手冊規(guī)定溫度范圍為最低溫度 -10，最高溫度不超過 50；變頻器的安裝海拔高 度應(yīng)小于 1000m，超過此規(guī)定應(yīng)降容使用；變頻器不能安裝在經(jīng)常發(fā)生振動的地方，對

45、振動 沖擊較大的場合，應(yīng)采用加橡膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有 灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環(huán)境；不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管道下面，應(yīng)盡量采 用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通，確?？刂乒裼凶銐虻睦鋮s風(fēng)量，其典型的損 耗數(shù)一般按變頻器功率的 3%來計算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下：（ 1）確?？刂乒裰械乃性O(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導(dǎo)體 或金屬網(wǎng)，因其在高頻時阻抗較低）連接到公共地線上。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小 于 4 歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備（如 PLC 或 PID 控制儀）要與其共地。（2）安裝布線時將電源線和控

46、制電纜分開，例如使用獨立的線槽等。如果控制電路連接- 15 - 線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成 90交叉布線（ 3）使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時應(yīng) 采用電纜套管。（ 4）確?？刂乒裰械慕佑|器有滅弧功能，交流接觸器采用R-C 抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼電器控制的，這一點特別重要。（5）用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時，要將屏蔽層雙端接地。（ 6）如果變頻器運行在對噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用 RFI 濾波器減小來自變頻器的傳 導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。4.3 采用電抗器 變頻器的輸入電流

47、中頻率較低的諧波分量（ 5 次諧波、7 次諧波、 11次諧波、 13次諧波 等所）所占的比重是很高的，它們除了可能干擾其他設(shè)備的正常運行之外，還因為它們消耗 了大量的無功功率，使線路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低諧波 電流的有效方法。根據(jù)接線位置的不同，主要有以下兩種：（1）輸出電抗器 串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其主要功能有：a、通過抑制諧波電流，將功率因數(shù)提高至（ 0.75-0.85）；b、削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；c、削弱電源電壓不平衡的影響。（2）直流電抗器 串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。它的功能比較單一，就是削弱輸入電流 中的高次諧波成分。但在

48、提高功率因數(shù)方面比交流電抗器有效，可達(dá)0.95，并具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點。圖 4-3 電抗器接線圖4.4 減少變頻器諧波及電磁輻射對設(shè)備干擾的方法上面介紹的方法是減少變頻器工作時對外設(shè)備的影響，但并不是消除了變頻器的對外干 擾，如果想進(jìn)一步提高其它設(shè)備對變頻器諧波和電磁輻射的免疫能力，尤其是在變頻器（品 牌不同，產(chǎn)生的干擾程度可能不一樣）干擾較嚴(yán)重的場合中常用的方法通常有以下幾種：4.4.1 使用隔離變壓器 使用隔離變壓器主要是應(yīng)對來自于電源的傳導(dǎo)干擾。使用具有隔離層的隔離變壓器，可 以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時還可以兼有電源電壓變換的作用。隔 離變壓器常用于控制系統(tǒng)中

49、的儀表、 PLC，以及其它低壓小功率用電設(shè)備的抗傳導(dǎo)干擾- 16 -4.4.2 使用濾波模塊或組件 目前市場中有很多專門用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波器模塊或組件，這些濾波器具有較強的抗 干擾能力，同時還具有防止用電器本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能， 對各類用電設(shè)備有很多好處。常用的為雙孔磁芯濾波器的結(jié)構(gòu)。還有單孔磁芯的濾波器，其濾波能力較雙孔的弱些， 但成本較低。4.4.3選用具有開關(guān)電源的儀表等低壓設(shè)備 一般開關(guān)電源的抗電源傳導(dǎo)干擾的能力都比較強，因為在開關(guān)電源的內(nèi)部也都采用了有 關(guān)的濾波器。因此在選用控制系統(tǒng)的電源設(shè)備，或者選用控制用電器的時候，盡量采用具有 開關(guān)電源類型的。4.

50、4.4作好信號線的抗干擾 信號線承擔(dān)著檢測信號和控制信號的傳輸任務(wù)，毋庸置疑，信號傳輸?shù)馁|(zhì)量直接影響到 整個控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性，因此做好信號線的抗干擾是十分必要的。對于信號線上的干擾主要是來自空間的電磁輻射，有常態(tài)干擾和共模干擾兩種。 （1）常態(tài)干擾的抑制 常態(tài)干擾是指疊加在測量信號線上的干擾信號，這種干擾大多是頻率較高的交變信號， 其來源一般是耦合干擾。抑制常態(tài)干擾的方法有：1）在輸入回路接 RC濾波器或雙 T 濾波器。2）盡量采用雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器，由于這種積分器工作的特點，具有一定的消除高頻干 擾的作用。3）將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號再傳輸?shù)姆绞剑瑢τ诔B(tài)的干擾有非常強

51、的抑制作用。 （ 2）共模干擾的抑制 共模干擾是指信號線上共有的干擾信號，一般是由于被測信號的接地端與控制系統(tǒng)的接 地端存在一定的電位差所制，這種干擾在兩條信號線上的周期、幅值基本相等，所以采用上 面的方法無法消除或抑制。對共模干擾的抑制方法如下：1）采用雙差分輸入的差動放大器，這種放大器具有很高的共模抑制比。2）把輸入線絞合，絞合的雙絞線能降低共模干擾，由于改變了導(dǎo)線電磁感應(yīng)e 的方向，從而使其感應(yīng)互相抵消。3）采用光電隔離的方法，可以消除共模干擾。4）使用屏蔽線時，屏蔽層只一端接地。因為若兩端接地，由于接地電位差在屏蔽層內(nèi)會 流過電流而產(chǎn)生干擾，因此只要一端接地即可防止干擾。無論是為了抑制

52、常態(tài)干擾還是抑制共模干擾，都還應(yīng)該做到以下幾點： （1）輸入線路要盡量短。（2）配線時避免和動力線接近，信號線與動力線分開配線，把信號線放在有屏蔽的金屬 管內(nèi)，或者動力線和信號線分開距離要在 40cm以上。- 17 -（3）為了避免信號失真，對于較長距離傳輸?shù)男盘栆⒁庾杩蛊ヅ洹? 變頻控制系統(tǒng)5.1 變頻控制系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的問題 除了前面討論的幾點以外，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用中還要注意以下幾個方面的問 題。（ 1）在設(shè)備排列布置時，應(yīng)該注意將變頻器單獨布置，盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干 擾。在實際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨布置的位置，應(yīng)盡量將容易 受干擾的弱電控制設(shè)

53、備與變頻器分開，比如將動力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。（2）變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開關(guān)作為短路保護(hù)，但切記不可頻繁操作。 由于變頻器內(nèi)部有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內(nèi)部元件。（ 3）控制變頻調(diào)速電機(jī)啟 /停通常由變頻器自帶的控制功能來實現(xiàn)，不要通過接觸器實現(xiàn) 啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內(nèi)部元件。（ 4）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻 器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需要24直流電源，而生產(chǎn)廠家為了節(jié)省一個直流電源， 往往用一個直流電源分兩路分別對兩個系統(tǒng)供電， 有時

54、變頻器會通過直流電源對控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，所以在設(shè)計中或訂貨時要特別加以說 明，要求用兩個直流電源分別對兩個系統(tǒng)供電。（ 5）注意變頻器對電網(wǎng)的干擾。變頻器在運行時產(chǎn)生的高次諧波會對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使 電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)電壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)很低，大功率變頻器應(yīng)特別注 意。解決的方法主要有采用無功自動補償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，同時可以根據(jù)具體情況在變 頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器以減少對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，而進(jìn)線電抗器可以由變頻器供應(yīng)商配套 提供，但在訂貨時要加以說明。（6）變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開關(guān)外，不宜安置其它操作性開關(guān)電器，以免開關(guān)噪 聲入侵變頻器，造成誤動作。（ 7）應(yīng)注意限制

55、最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn) 矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。確需低速運轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī)，應(yīng)考慮加大額定功率，或 增加輔助的強風(fēng)冷卻。（8）注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動 分量，有可能造成電機(jī)的振動與機(jī)械振動產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固 有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點。5.2 變頻器的控制方式今后的幾個發(fā)展方面 變頻器是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。當(dāng)今的運動控制系統(tǒng)是包含多種學(xué)科的技術(shù)領(lǐng) 域，總的發(fā)展趨勢是：驅(qū)動的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò) 化。因此

56、，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而- 18 - 得到迅猛發(fā)展。經(jīng)歷大約 30 年的研發(fā)與應(yīng)用實踐， 隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應(yīng)用以及 控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高 可靠性實現(xiàn)變頻器的進(jìn)一步小型輕量化、 高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。 變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機(jī)的影響，二要看對電網(wǎng)的諧波污染 和輸入功率因數(shù)，三要看本身的能量損耗（即效率）如何？這里僅以量大面廣的交直 交變頻器為例，闡述它的發(fā)展趨勢： （1）主電路功率開關(guān)元件的自關(guān)斷化、模塊化、集成化、智能化，開關(guān)頻率不斷提高，開關(guān) 損耗進(jìn)一步降低。（2）變頻器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面 變頻器的網(wǎng)側(cè)變流器對低壓小容量的裝置常采用 6 脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用 多重化 12 脈沖以上的變流器。負(fù)載側(cè)變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器， 而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的傳動，為實現(xiàn)變頻器再生能量 向電網(wǎng)回饋和節(jié)省能量， 網(wǎng)側(cè)變流器應(yīng)為可逆變流器， 同時出現(xiàn)了功率可雙向流動的雙 PWM 變頻器，對網(wǎng)側(cè)變流器加以適當(dāng)控制可使輸入電流接近正弦波，減少對電網(wǎng)的