变频器应用中的抗干扰措施

变频调速是近代电气工程中发展最快的一种电动机调速方式，其转速方程式为n=60f(1-s)/p，只要改变f，就可实现n的变化而达到无极调速的目的。其中： f：电源频率； p：电机极对数； s：电机转差率； n：电机转速。 　　变频器正是这种调速方式的执行者，变频器的优良性能使其在工业中得到越来越广泛的应用。但是，在工业现场享受它的便捷的同时，它也对其他设备、检测元件和控制器件产生干扰，这种干扰是不可避免的。因为变频器的输入部分为整流电路，输出部分为逆变电路，它们都是由起开关作用的非线性元件组成的，而在开断电路的过程中，都要产生高次谐波，从而使其输入电源和输出的电压波形和电流波形产生畸变。 　　使用容量较小的变频器，高次谐波的影响较小。但当使用的变频器的容量较大或数量较多时，产生的由高次谐波电流引起的高次谐波干扰就必须加以处理，否则将对其它设备和检测元件产生干扰，严重时可能使这些设备误动作。根据英国的ACE报告，各种对象对高次谐波的敏感程度如下： 电 动 机：在10％～20％以下无影响； 仪 表：电压畸变10％，电流畸变10％，误差在1％以下； 电子开关：超过10％会产生误动作； 计 算 机：超过5％会出错。 　　鉴于以上情况，在工业现场中，必须采取适当措施降低干扰，把干扰抑制在允许的范围内。抗干扰的基本原则有两个： （1）干扰的传播途径，然后将其切断 a.通过共用的接地线传播干扰是干扰传播的最普遍的方式。将动力线的接地与控制线的接地分开是切断这一途径的根本方法，即将动力装置的接地端子接到地线上，将控制装置的接地端子接到该装置盘的金属外壳上。 b.信号线靠近有干扰源电流的导线时，干扰会被诱导到信号线上，使信号线上的信号受到干扰，布线分离对消除这种干扰行之有效。实际工程中把高压电缆、动力电缆、控制电缆常常与仪表电缆、计算机电缆分开走线，分走不同的桥架就是这个原因，即使是变频器的控制线也最好与其主回路线以垂直的方式走线。 （2）抑制干扰源上的高次谐波 抑制高次谐波的方法很多，各有优缺点。 a.在变频器前侧安装线路电抗器，可抑制电源侧过电压，并能降低由变频器产生的电流畸变，避免使主电源受到严重干扰。该方案价格便宜，但限制谐波的效率有限，且电抗太大时会产生无法接受的电压降损失。 b.在变频器前加装LC电路无源滤波器，滤掉高次谐波。滤波器包括很多级，每一级滤掉相应的高次谐波。通常滤掉5次和7次谐波，但该方法完全取决于电源和负载，灵活性小。 c.加装与负载和电源并联的有源补偿器，通过自动产生反方向的滤波电流来消除电源和负载中的正向谐波电流。 d.当设备的附近环境受到电磁干扰时，应装设抗射频干扰滤波器，可减少主电源的传导发射，且要采取措施屏蔽电机电缆。 e.当电机电缆长度大于50m或80m(非屏蔽)时，为了防止电机启动时的瞬时过电压，减少电机对地的泄漏电流和噪声，保护电动机，在变频器与电机之间安装电抗器。 　　如上图所示，F1A/F1B：2单元抗射频干扰滤波器；IL：线路电抗器；IM电机电抗器。 　　对（1）如果环境对辐射干扰敏感的话，应对电机电力电缆屏蔽，在变频器处，采用不锈钢卡环使屏蔽层与安装板连接而接地，以限制射频干扰，也可把电缆穿在金属管路之中。 　　对（2）导电安装板（不锈钢）应与动力电缆的屏蔽层相连结，确保滤波器、变频器和屏蔽层之间接地等电位。 　　采用上述措施后，高频的辐射电流被限制在本系统内部，向外的辐射大大减弱，离系统2m的范围内干扰比较明显，而2m以外则很快减弱。由此可见，采用的抗干扰措施的效果非常明显，从而可以忽略其对周围其它设备的干扰。