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收藏!抗干扰的窍门分享

供稿:深圳易能电气技术股份有限公司 2019/5/21 9:18:15

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  • 关键词: 抗干扰 易能变频器抗干扰
  • 摘要:我们将近年来经常遇到的变频器干扰问题,结合处理问题的一些经验来具体分析一下变频器干扰的来源,传播方式以及在实际应用中的处理对策进行分享,以供大家参考。


随着电力电子技术的不断发展,变频调速已成为交流电机调速的主流方式,易能变频器以其卓越的调速性能、显著的节能效果已广泛应用于工业和民用的控制领域。

众所周知,各品牌变频器内部的晶闸管是处于高速开关工作状态的,连续的通断会产生持续性的干扰电流,且伴有大量辐射、谐波等电气污染,使工程项目受到干扰,引起测控系统失灵,严重破坏系统的稳定性,甚至变频器自身也会受到干扰引发“自举”式的调速故障。

因此,我们将近年来经常遇到的变频器干扰问题,结合处理问题的一些经验来具体分析一下变频器干扰的来源,传播方式以及在实际应用中的处理对策进行分享,以供大家参考。


干扰源分析和抑制

1、输入端(R、S、T)

变频器通过二极管三相全桥电路将交流电整流成直流电,其输入电流是大脉冲状,非正弦波,含有高次谐波。这种高次谐波一般在20次谐波以内,可能会影响到此供电线路上的其他设备,属于传导性干扰。

一般对策:加输入电抗器(对低次谐波),加输入滤波器或磁环(对高次谐波),或改变其他用电设备的接线点以远离RST端子。

2、输出端(U、V、W)

变频器的PWM输出端,电压是调制方波,电流是正弦波状的狗牙波,含有丰富的高次谐波,与载波频率成各种比例关系,当载波频率较高时也会变成射频干扰。属于传导性加感应性干扰。

一般对策:变频器输出线加屏蔽套管,在变频器侧单端接地;加输出电抗器或输出滤波器或磁环;改变走线方式远离其他电路线路;降低载波频率等。

3、射频干扰

主要由三个地方发生:

A、变频器内部开关电源(40-50KHz)

B、主电路IGBT换相时的浪涌电磁过程(与开关速度、主电路漏感及载波频率有关)

C、PWM输出线(如前述)。

一般对策:A,B两项一般与设计有关,如果通过了EMC安规测试就没有问题。一般外部用户特殊处理就是加金属屏蔽层和改变变频器安装方向。

4、接地

接地不良的问题:

A、没有接好或接地电阻太大(接地电阻应小于10Ω),导致变频器运行产生感应电压。

B、三相电与单相电混用,或单相电的零线与地线共用及混用,形成电位差而产生干扰电压。

C、多端接地,如变频器与电机在不同地方接地,控制柜与变频器用不同的地方接地等等,都会产生跨步电压或电压异常而产生干扰。

一般对策:单点良好接地;分开回路电流与接地电流;分开主电路用电与控制回路用电;对所埋地线浇盐水,增强导电性等。

5、配线

注意与检查事项:

A、RST与UVW线不能同扎,要保持20~60cm(与强电电流大小有关)以上的距离,以防输出谐波干扰回馈到输入端而影响其他设备。    

B、主电路走线与控制信号线不能同槽或并行,一定要一起布线时,要保持垂直穿越,同时注意使用屏蔽线或双绞线,保证回路导线所包围的面积最小。

C、注意将高频线与低频线分散分开布置。

D、接地线不能太细太长。

E、其他设备控制回路用电尽量不在RST端子上取电,尽量从远端配电源取电。

6、隔离

注意将输入输出信号线进行必要的隔离,特别要注意扩展卡和外部电路的隔离;要考虑不同系统的电位电平问题,如强电与弱电,动力电与控制信号是否没有隔离?是否共地?客户电源与信号的系统接线与变频器信号逻辑是否一致?是否匹配?必要时可以采取隔离措施,如采用光耦,隔离变压器等;或改变接口电路设计。

7、屏蔽

A、信号线距离比较长,或在靠近强电回路附近穿过,或信号频率比较高,或电压型弱信号,或周边有触点开关设备,都要采取屏蔽措施,如用带屏蔽层的导线等,以防被干 扰。  

B、动力线,特别是UVW线,如有可能和必要,要尽量放入金属套管中,以防干扰别的其他设备。

C、对于开关电源等高频率工作部件,如有需要可以加金属屏蔽层(网)进行屏蔽。


8、电网

A、当电网存在高次谐波或波形畸变,或瞬间跌落等现象时,最好增加输入电抗器及输入滤波器或磁环等。

B、注意电网三相负载的平衡,以及三相三线制,三相四线制,三相五线制的混接,以免形成地电流和电压异常。

C、当变频器上端供电变压器大于变频器容量10倍以上且距离较近时,要加输入电抗器以改善输入电流波形,减少谐波干扰。

变频器干扰问题大致可分为三类

A、变频器自身干扰

B、外界设备对变频器的干扰

C、变频器对外界设备的干扰

  变频器的干扰问题主要体现在电机的运行情况上。例如电机在运行过程中突然停机,电机运行时快时慢,运行速度不稳定,电机停不下来,不受任何控制等等,这些都是变频器受到干扰情况的体现。

案例分析及处理

1.变频器自身干扰

某现场使用了EN600型变频器,机器在运转中,按停机键不起作用,变频器无法停机。经检查发现变频器的地线只与配电柜中变压器的中性线相连接,而变压器的中性线没有连接到大地。在与电工沟通将变压器的中性线接地后变频器就恢复了正常。

上述事件为不重视地线连接的情况。按照国家电工法规定,设备在出厂时,地线与中性线是严格分开的,配电柜里中性线有专用接线端子,地线也应有专用接地螺钉。由于该用户只把变压器的中性线接到了“N”端子上,而地线没有和中性线相连,虽然控制线为屏蔽线,屏蔽层也接到了接地螺钉上,但没有和大地相连,起不到屏蔽作用,从而造成了变频器因干扰失控,导致电机停不下来。把配电柜里中性线和地线连接后即恢复正常,许多用户都是采取把地线与中性线相连的办法,但是采用这种办法存在弊端,就是若中性线断开, 启动设备工作后, 可能使机床带电, 对人身安全构成危胁,可将配电柜里的地线直接接到大地。

这种干扰就属于变频器本身干扰类型。

2.外界设备对变频器干扰

在某现场给变频器停机命令,电机有时会停不下来,查看控制线屏蔽层接地良好,降低变频器载波频率不起作用,在变频器输入输出端加磁环滤波器也都没有太大效果。

最后,经检查发现安装变频器的配电柜与配电室相距太近,配电室里的配电装置在工作时有大电流流过,在电流周围会产生较强磁场,从而干扰了变频器的正常工作,把设备远离配电室后即恢复了正常。

这种干扰就属于外界设备对变频器的干扰。

3.变频器对外界设备的干扰

在某一现场给变频器启动命令后,电机不运转。查看变频器的频率源由外部4-20mA给定,4-20mA信号给入变频器后,监控面板显示器,频率显示为0.00,用万用表测量变频器的输出端,无输出。在变频器的输出端子上并连一电容后,再启动,设备恢复正常。这说明信号源受到了干扰。

这种干扰就属于变频器对外部设备的干扰。

现如今,变频器的应用已非常广泛,其各种干扰问题,如上述案例中的干扰事件会遇到很多。分析和研究抑制干扰的方法是一个非常重要的课题,无论是哪一种干扰类型,高次谐波是变频器产生干扰最多的原因。因此,变频器在安装使用时,必须对控制回路采取抗干扰措施,抗干扰措施一定要正确的做好,才能保证工程系统的安全可靠运行。

审核编辑(王静)
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