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變頻器干擾問題
變頻器干擾問題
變頻器應(yīng)用中的干擾及其抑制
摘 要：變頻器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛,，其干擾問題日益引起人們的重視,。本文主要介紹了變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中干擾產(chǎn)生的來源及其傳播途徑,，提出了抗干擾的實(shí)際解決方法,，闡述了在變頻器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝中抑制干擾的具體措施,。
關(guān)鍵詞：變頻器 干擾 抑制
1,、引言
變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制,、微電子、電力電子,、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù),。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能,，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用,。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊,，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命,。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電,、節(jié)能,、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中,，如變頻調(diào)速在供水,、空調(diào)設(shè)備,、過程控制、電梯,、機(jī)床等方面的應(yīng)用,，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,，提高了經(jīng)濟(jì)效益,，但隨之也帶來了一些干擾問題。現(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響,，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行,。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無線電等產(chǎn)生的干擾,。對(duì)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾,；對(duì)通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好,，不但系統(tǒng)無法可靠運(yùn)行,，還會(huì)影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作,。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問題進(jìn)行探討,，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。下面主要討論變頻器的干擾及其抑制方法,。
2,、變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要電磁干擾源及途徑
2.1主要電磁干擾源電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是以外部噪聲和無用信號(hào)在接收中所造成的電磁干擾,，通常是通過電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播的,。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子,、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾,。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù),，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí),，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此,，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子,、電氣設(shè)備來說是一個(gè)電磁干擾源。另一方面,，電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器,。電網(wǎng)中存在大量諧波源，如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備,、電子電壓調(diào)整設(shè)備,、非線性負(fù)載及照明設(shè)備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓,、電流產(chǎn)生波形畸變,，從而對(duì)電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后,，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器,。供電電源對(duì)變頻器的干擾主要有過壓,、欠壓、瞬時(shí)掉電,；浪涌,、跌落；尖峰電壓脈沖,；射頻干擾,。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號(hào)線也會(huì)干擾變頻器的正常工作,。
2.2電磁干擾的途徑變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波,，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的,，主要分電磁輻射,、傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合,。具體為：
?、?對(duì)周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射,；
?、?對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動(dòng)機(jī)鐵耗和銅耗增加,，并傳導(dǎo)干擾到電源,，通過配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備；
?、?變頻器對(duì)相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合,，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣,，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作,。下面分別加以分析。
（1）電磁輻射變頻器如果不是處在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi),，它就可以通過空間向外輻射電磁波,。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率,。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載,，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾,。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù),，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時(shí)，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的,，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群,。高載波頻率和場(chǎng)控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當(dāng)突出。
當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞,，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān),，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻射源向四周輻射,。而輻射場(chǎng)中的金屬物體還可能形成二次輻射,。同樣，變頻器外部的輻射也會(huì)干擾變頻器的正常工作,。
(2）傳導(dǎo)上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射,，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比,，其傳播的路程可以很遠(yuǎn),。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò),，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者,。
（3）感應(yīng)耦合感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑,。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí),，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接,，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入,、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓,。