[如何解决变频器应用中对设备产生的干扰] 变频器产生谐波干扰分为哪几种

　　中图分类号：TM351 文献标识码：A　　摘 要：文中主要介绍了变频器的干扰的形成来源以及在应用中对设备产生干扰的解决办法。　　关键词：电磁干扰；变频器；干扰
　　前言
　　在各种工业控制系统中，随着变频器等电力装置的广泛使用，系统的电磁干扰日益严重，相应的抗干扰设计技术已经变的越来越重要。变频器的干扰有时能直接造成系统硬件的损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控件失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动化装置研制和应用中不可忽视的重要内容。下面就谈谈变频器的干扰的形成、来源及抗干扰的对策。
　　一、变频器简介
　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电动机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。主要由整流、滤波、逆变、控制单元、驱动单元、检测单元微处理器单元组成。有两种类型：电压型和电流型。电压型是将电压源的直流变为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。有两种调制方式：脉冲宽度调制式和脉冲幅值调制式。脉冲宽度调制式按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调制方式。脉冲幅值调制式是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量和波形的一种调制方式。
　　二、变频器干扰来源
　　1．变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件。其产生的谐波对电网将产生传导干扰。
　　2．引起电网电压畸变，电网电压畸变率用THDV表示，变频器产生谐波引起的THDV在10～40%左右，影响电网的供电质量。
　　3．变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件。在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰。影响周遍电器的正常工作。
　　三、减少变频器谐波对其它设备影响的方法
　　1．增加交流、直流电抗器
　　（1）交流电抗器串联在电源与变频器的输入侧之间，其主要功能有：
　　A、通过仰制谐波电流将功率因数提高至0.75～0.85。
　　B、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击。
　　C、削弱电源电压不平衡的影响。
　　（2）直流电抗器串联在整流桥和谐波电容、谐波器之间。它的功能比较单一，就是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在提高功率因数方面比交流电抗器有效。功率因数可达0.95，并且有结构简单，体积小等优点。
　　2．多项脉冲整流
　　在条件具备或者要求产生的谐波限制在比较小的情况下可以采用多项整流的方法。
　　3．在系统线路中设置滤波器
　　设置滤波器的作用是为了仰制干扰信号从变频器通过电源线传导而干扰电源。电动机滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置不同，可分为：
　　（1）输入滤波器通常有两种：
　　A、线路滤波器：主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。
　　B、辐射滤波器：主要由高频电容器构成，它将吸收掉频率很高的，具有辐射能量的谐波成分。
　　（2）输出滤波器：由电感线圈构成，它可以有效的削弱输出电流中的高次谐波成分。不但起到抗干扰的作用，并且能削弱电动机中由高次谐波电流引起的附加转距。对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下几方面：
　　A、变频器的输出端不允许介入电容器。以免在逆变管导通、关断瞬间，产生峰值很大的充电、放电电流，损坏逆变管。
　　B、当输出滤波器由LC电路构成时，滤波器接入电容器的一侧，必须与电动几侧相接。
　　4．采用输出电抗器
　　在变频器到电动机之间增加交流电抗器的方法，主要目的是减少变频器的输出能量在传输过程中对线路产生的电磁辐射。电抗器必须安装在距离变频器最近的地方。尽量缩短与变频器的引线距离。如果使用铠装电缆作变频器与电动机连线时，可以不使用这种方法。但要做到电缆的铠在变频器和电动机端接地。而且接地的铠要原样不动的接地，不能扭。不能用其他导线延长。变频器侧要接在变频器的地线端子上，再将变频器接地。
　　四、减少或削弱变频器谐波及电磁辐射对设备干扰的方法
　　上面所介绍电路的方法是减少变频器工作时对外设备的影响。但并不是消除了变频器的对外干扰。如果想近一步提高其他设备对变频器谐波和电磁辐射的免疫能力，尤其是在变频器干扰严重的场合中常用的方法由以下几种：
　　1．使用隔离变压器
　　所谓干扰的隔离是从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。使用具有隔离层的隔离变压器可以将决大部分的传导干扰隔离在隔离变压器之前。在变频器调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰。电源隔离变压器应用噪声隔离变压器。
　　2．使用滤波模块或组件
　　用于传导干扰的滤波模块或组件具有较强的抗干扰能力，同时还具有电器本身的干扰传导给电源。有些还兼有尖峰电压吸收能力。对各类用电设备有很多好处。
　　3．使用屏蔽线
　　变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄露，输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号尽可能短，一般为30米内以，而且信号线采用双芯屏蔽并主电路线AC380V及控制线AC220V完全分离。决不能放于同一配线管或线槽内。周围敏感设备线路也要求屏蔽，为了屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。
　　4．使用正确的接地线
　　对于变频器主要回路端子的正确接地是提高变频器仰制噪声的能力和减少变频器干扰的重要的手段，变频器接地线截面积一般应不小于2.5米，长度控制在20米以内。变频器的接地与其它动力设备地点分开，不能共地。
　　5．采用合理的布线
　　（1）设备的电源线和信号线远离变频器的输入线和输出线。
　　（2）其它设备的电源线和信号线应避免和变频器输入输出线平行。
　　6．在使用单片机、PLC、计算机为核心控制系统中编制软件时，可以适当增加对检测信号和输出控制部分的软件滤波，以增强自身的抗干扰能力。
　　五、小结
　　干扰的分布参数是很复杂的，因此在抗干扰时应采取适当的措施，既要考虑效果，又要考虑价格效果，又要考虑价格因素。还要因场地而定。变频器存在的问题有望通过变频器本身的功能和补偿解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高。我们相信满足实际需要的真正变频器也会不久而产生。
　　参考文献：
　　[1]变频器使用说明书（SAMCO-Ⅰ使用说明书、富士使用说明书、M420/M4书40使用说明书、DANFASS使用说明书等）。
　　作者简介：司虹，女，本科，电气工程师。