抑制或削弱谐波及变频器电磁干扰的方法

1 抑制或削弱谐波影响的方法
（1）为什么提高载波频率可抑制或削弱谐波？
变频器的载波频率是可调的，一般2耀16 kHz，当谐波较大时，尽可能提高载波频率，尤其是国产变频器。一般出厂值载波频率都设置在较低值，目的是为了减少IGBT的功耗。例载波频率从2 kHz提高到16 kHz 时，即增加8 倍，功耗约增加2耀2.5倍，而发热量增加4耀6.25 倍，当载波频率提高后，输出电流波形正弦性能变好，毛刺减少，波形光滑，对减少谐波有利，所以适当提高载波频率，对抑制或减少谐波有利。
（2）如何提高变频器输出频率来减少谐波？
输出频率提高对减少谐波影响有利，只要使用许可，尽可能提高输出频率，具体参考见表1.
随输出频率提高，谐波的绝对值增加，但相对50 Hz的相对值是减小的。

（3）加输入交流电抗器能否削弱变频器输入端的谐波？
交流电抗器串接于三相输入电路中的滤波效果不是很好，用后能将cos渍提高到0.75耀0.85。
1）当电压为380 V，变压器容量在500 kV·A以上，或大于变频器容量的10 倍时，配电变压器容量及变频器容量与选用交流电抗器的关系如图1 所示。

2）电源输出电压三相不平衡率大于3豫。
3）当配电变压器接有功率因数补偿电容时，或有晶闸管（SCR）整流装置时，对6 脉冲整流器，电抗器LAC 安装与否的比较，如图2 所示。LAC 电抗值的大小与各次谐波电流的关系如图3 所示。
从图3可见LAC对抑制5耀19 次谐波效果很显著，一般选用时使电抗器上的电压降约在额定电压的3%为宜。当然也可串接于变频器的输出电路中，它的作用主要是抑制变频器的发射干扰和感应干扰，抑制电动机的电压波动效应，其配置方式为额定功率臆18.5 kW 的变频器，一般内置；额定功率逸22 kW 的变频器，一般外置，也有需要另外配置的情况。

（4）如何选择交流电抗器参数？
交流电抗器数据如表2所列。

（5）直流电抗器的作用如何？
直流电抗器串接于整流桥和滤波电容之间，其结构简单，体积小（单相），滤波效果好，可使cos渍提高到0.95。其装置方式有内置及另配两种方式。装直流电抗器后，输入侧谐波电流明显下降，基波电流也增加，如图4（c）所示。

（6）直流电抗器都有哪些参数？
直流电抗器数据如表3所列。

（7）交流电抗器XL对输入电流有何影响？
接入电抗器时输入电流波形及接入交流电抗器和直流电抗器时的变频器电路如图4 所示。
（8）采用电源匹配电感后，对输入电路的特性有何改善？
采用电源匹配电感器后电源改善特性如表4所列，此装置成本较高，性能较佳，一般装于输入端最前面。从表4看出，变频器功率臆75 kW 时，输入电流减小功率因数提高，二者效果比较明显。
（9）零序噪声滤波器如何使用？
降低无线电干扰的零序电抗器FL-Z，可分别装于输入端及输出端，要求较低时选用。
依功率不同及配线线径大小，可选用适当的零相序噪声滤波器。利用零相序噪声滤波器的高衰减特性（由调幅频域100 kHz耀50 MHz 均有很高的衰减特性），可有效抑制变频器对外所产生的辐射干扰。零序噪声滤波器，可使用在变频器的输入侧或输出侧，使用时可将各相配线依同一方向绕几圈，所绕圈数越多，效果越佳。而当配线太粗，无法卷绕时，也可将各相配线依同方向，以直接贯穿方式，同时串列几组零相序噪声滤波器。
（10）无线电噪声滤波器的作用如何？
无线电噪声滤波器用于抑制变频器产生的电磁干扰噪声的传导，也可抑制外界无线电干扰以及瞬时冲击，浪涌对电机的干扰。

（11）使用电源高通滤波器要注意什么？
一般高通式输入C-L-C 滤波电路，它是串接于电源端子上的，见图5。高通式输出L-R-C 滤波电路，它是串接于输出电路中的，见图6。注意两者不能接错。当变频器容量大于等于22 kW 时一般选用并接方式的电源滤波器。电源滤波器在要求较高时选用。

（12）怎样选择电源高通滤波器的参数？
电源滤波器选择如表5 所列。

2 抑制变频器的电磁干扰
（1）什么情况下要抑制变频器的电磁干扰？
应用变频器的输入、输出都是要产生谐波的，尤其是对输出干扰影响较大。变频器产生的电磁干扰能量主要是经电动机电缆线、电源线、接地线的传导向外传播的。当变频器容量大于等于电源变压器容量的10%，且输出线路长度大于100 m及附近有较高敏感度的电子器件、仪表等设备，而电动机的功率为几十到几百千瓦时，电磁干扰问题就不可忽视了，必须采取一定的有效抑制方法（电磁兼容性EMC），方可使变频器和其他设备互不影响。
（2）易受电磁干扰影响的电气设备有哪些？
1）弱信号模拟测量电路，如热电偶、热敏电阻、应变片、化学pH值测量等。
2）模拟测量电路测量信号虽大于1 V，但当引线较长或要求分辨率达0.1%时。
3）频带较宽的模拟信号电路，如音频电器等。
4）视频电路，如闭路电视、计算机显示器等。
5）数据传输线未加屏蔽或布线不适当时（但一般RS232、RS485通信及Ethernet网都有良好的抗干扰性）。
6）采用高频振荡器的接近传感器，尤其是电容类型的。
7）无线电通信设备。
（3）有效抑制电磁干扰的措施有哪些？
1）一般措施如下。
淤信号线信号线不能与未屏蔽的电动机电缆或未经滤波的电源线相平行。一般有以下规则：
当两者平行长度大于1 m时，信号线与电源线的距离小于300 mm；当平行长度为1耀10 m时，两者距离大于300 mm；如果平行长度大于10 m，则两者距离应成比例增大，如果平行长度为40 m，则两者距离应为40/10伊0.3 m越1.2 m。信号线与变频器的距离至少为300 mm。如果距离过近，应采用屏蔽信号线，但不包括与变频器相接的信号线。
于接地变频器控制柜应装有公共接地母线，如图7 所示。电源地及其他电路的地都应接公共接地端，变频器本身的接地端不能作为公共接地端，电动机电缆（四芯电缆）中地线的两端应分别接到变频器和电动机接地端，变频器的控制端与其他电路应通过0 V端子共地，变频器输入端接地线应尽可能短。如果要求控制电路与地隔离可通过一只100 滋F 电容器接地或采用屏蔽线且屏蔽层接地。
盂电源滤波器一般情况下，变频器可以不装电源滤波器。但当供电电路中接有其他易受电磁干扰设备或屏蔽的电动机电缆长度超过40 m或非屏蔽的电动机电缆长度超过10 m，造成电源线中电磁波干扰电压增高时，应装电源滤波器。
图8 为一种低成本的电磁干扰抑制方法。电源侧电容器使流入电源线的电磁干扰电流降为原来的1/10 或更少。电容器应尽可能靠近变频器，且接线要短。电动机的出线从铁氧体环中穿过，使穿过部分导线的阻抗局部增大，阻止电磁干扰电源通过。如将导线在环上绕几圈，则总的电感和阻抗值将随圈数二次方而增大，一般以2耀3 圈为宜。
注意接地线必须环外。

2）强化措施如下。
淤降低载波频率虽然是载频高，干扰大，但电流波形好，噪声小，所以可适当地选取，做到两者兼顾。当电动机功率较大，出线又长，为减小干扰影响，可适当降低载频，这样对抑制电磁干扰较为有利。变频器与电动机距离及选用载波频率如表6所列。

于屏蔽电动机电缆此法是有效的。用四芯电缆一芯接地或屏蔽电缆（铠装）或输出电缆穿铁管并接地，但屏蔽层应分别接变频器和电动机的接地<