变频器的抗干扰和抑制

1引言 变频器调速是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术一体的高科技技术。它以很好的调速，节能性能在各行各业中获得了广泛的应用，由于其采用软起动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命随着科学技术的高速发展，变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中，如变频调速在风机、水泵、过程控制、电梯、机床等方面的应用，保证了调节精度，减轻了工人劳动强度，提高了经济效益，但随之也带来了一些干扰问题。例如对电子设备的干扰，对通讯设备的干扰和对无线电等产生的干扰。如果变频器系统中的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其它电子、电气设备的正常工作。 2工况分析 2.1风机系统构成 引风机型号 Y4-2*73 流量 200000M3/h 风压2550MPa; 电机型号 电机功率200KW,电压380V电流，频率50HZ，功率因素 转速1450r/min; 采用ACS800型变频器中手动/自动应用宏控制后，一次电压380V，一次电流72A，二次电压238V，二次电流125A，频率31HZ，转速930r/min。 2.2经过运行出现的故障 (1) DCS继电器控柜内的其它测温模块出现频繁烧毁; (2) 原风门执行器给定信号在变频器工作时出现衰减导致不能工作，变频器停止时执行器工作正常; (3) 在工艺不稳定时即低频区工作0-5HZ内电机出现抖动，温升快。 2.3干扰源分析及抑制 2.3.1干扰源分析 （1）辐射干扰：、变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。 （2）传导干扰:电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。 （3）感应干扰:感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。 2.3.2对干扰的抑制 2.3.2.1对产生干扰方（变频器）对策和 （1）辐射干扰……注意控制柜子中的安装和动力线的金属配管。 （2）传导干扰……在输入侧用干扰滤波器，在输入侧使用干扰滤波器（输入专用）、零相电抗器、接地电容、绝缘变压器。 （3）感应干扰……把输入/输出线、动力线、信号线分离。采用屏蔽线，并使用电源线滤波器（共用扼流圈、磁环），正确接地。 2.3.2.2对被干扰方的对策 （1）尽量远离变频器。 （2）信号线采用屏蔽线，且屏蔽线只有一端和共用端相接。 （3）还可以使用磁环和滤波电容　　。 （4）在电源线中插入电源线滤波器（正常状态扼流器、小型的噪音滤波器）。　　 （5）接地线的分离。 通过以上分析和对策我们对故障点分别采取了DCS温度模块电源隔离变频器控制信号电源;分开风门给定信号与主电路并行且实施屏蔽;找到负载固有的共振频率，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。取得良好的效果。　　 3 安装中抑制干扰的措施 （1）　确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线（最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低）连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备（如PLC或PID控制仪）要与其共地。 （2） 在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰，将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开。 （3） 安装布线时将电源线和控制电缆分开，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。 （4）使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。 （5）用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。 （6）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开，有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰。 （7）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。 （8）注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。 4结束语 总之做好隔离, 滤波，屏蔽，接地等工作是合理利用变频器的重中之重，只有这样才能使变频器真正的以其节能,节电，可靠，高效地服务于工业控制的各个领域中。 参考文献 张燕宾 变频调速460问 （1）版 北京 机械工业出版社 2006.1