變頻器產(chǎn)生的干擾及解決方案

1、變頻器產(chǎn)生的干擾及解決方案一、前言采用變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)因其節(jié)能效果明顯、調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡單、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)而被越來越多的應(yīng)用。但是，由于變頻器特殊的工作方式帶來的干擾越來越不容無視。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；二是變頻器的輸出局部一般采用的是IGBT等開關(guān)器件，在輸出能量的同時(shí)將在輸出線上產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作。二、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

2、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)傳導(dǎo)到其它的用電器，影響了許多電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，比方諧波會使變壓器產(chǎn)活力械振動(dòng)，使其局部過熱，絕緣老化，壽命縮短，以致于損壞；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(yùn)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(dòng)作，使電氣儀表計(jì)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(shí)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)影響不十清楚顯，這也就是諧

3、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)生的干擾就不能無視。三、有關(guān)諧波的國際及國家標(biāo)準(zhǔn)1.國際標(biāo)準(zhǔn)以上兩個(gè)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.2.國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)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)是可以承受的。四、減少變頻器諧波對其它設(shè)備影響的方法1.增加交流/直流電抗器采用交流/直流電抗器后，進(jìn)線電流的THDv大約降低30%50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。2.多相脈沖整流3.無源濾波器4.輸出電抗器也可以采用在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器的方法，主要目的是減少變頻器的輸出

4、在能量傳輸過程中，線路產(chǎn)生的電磁輻射。該電抗器必須安裝在間隔 變頻器最近的地方，盡量縮短與變頻器的引線間隔 。假設(shè)使用鎧裝電纜作為變頻器與電動(dòng)機(jī)的連線時(shí)，可不使用這方法，但要做到電纜的鎧在變頻器和電動(dòng)機(jī)端可靠接地，而且接地的鎧要原樣不動(dòng)接地，不能扭成繩或辨，不能用其它導(dǎo)線延長，變頻器側(cè)要接在變頻器的地線端子上，再將變頻器接地。五、減少或削弱變頻器諧涉及電磁輻射對設(shè)備干擾的方法上面介紹的方法是減少變頻器工作時(shí)對外設(shè)備的影響，但并不是消除了變頻器的對外干擾，假設(shè)想進(jìn)一步進(jìn)步其它設(shè)備對變頻器諧波和電磁輻射的免疫才能，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

5、下幾種：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，可以將絕大局部的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。同時(shí)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。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(qiáng)的抗干擾才能，同時(shí)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構(gòu)造。還有單孔磁芯的濾波器，其濾波才能較雙孔的弱些，但本錢較低。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

6、源的抗電源傳導(dǎo)干擾的才能都比較強(qiáng)，因?yàn)樵陂_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(shí)候，盡量采用具有開關(guān)電源類型的。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(gè)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非常必要的。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/

7、D轉(zhuǎn)換器，由于這種積分器工作的特點(diǎn)，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?，對于常態(tài)的干擾有非常強(qiáng)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、幅值根本相等，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(dòng)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(shí)，屏蔽層只一端接地。因?yàn)榧僭O(shè)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。無論是為了抑制常態(tài)干擾還是抑制共模干擾，都還應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：1輸入線路要盡量短。2配線時(shí)防止和動(dòng)力線接近，信號線與動(dòng)力線分開配線，把信號線放在有屏蔽的金屬管內(nèi)，或者動(dòng)力線和信號線分開間隔 要在40cm以上。3為了防止信號失真，對于較長間隔 傳輸?shù)男盘栆⒁庾杩蛊ヅ洹?.在使用以單片機(jī)、PLC、計(jì)算機(jī)等為核心的控制系統(tǒng)中，編制軟件的時(shí)候，可以適當(dāng)增加對檢測信號和輸出控制局部的軟件濾波，以增強(qiáng)系統(tǒng)自身的抗干擾才能?？偨Y(jié)干擾的分布參數(shù)是很復(fù)雜的，因此在抗干擾時(shí)，應(yīng)