1、变频器应用中抗电磁干扰的技术措施解析摘要：随着科学技术的不断进步，电力电子及其控制技术不断发展，变频器已经被广泛应用到工业控制的各个领域。变频器的广泛应用也带来了不能忽视的干扰问题。如果变频器的电磁干扰问题解决不好，不仅变频器系统无法可靠运行，还会影响其周边其他电子、电气设备的正常工作。因此，变频器应用系统中的电磁干扰问题倍受理论界和工程应用界的广泛重视。本文主要讨论变频器应用过程的电磁干扰及其抑制措施。关键词：变频器，电磁干扰，措施 中图分类号：TN773 文献标识码： A 引言：随着经济的发展和科学技术的进步，变频器的应用变得越来越广泛，但随之而来的干扰问题一直困扰着电气技术人员。变频器周
2、边的电气设备以及电气线路对变频器产生干扰，同时变频器也对周边设备产生干扰。如果变频器的干扰问题得不到很好的解决，那么就不能保证变频器系统能够可靠、稳定地运行。本文针对变频器抗干扰问题，首先阐述了干扰的来源、传播方式，然后再针对这些干扰提出了不同的措施。1、干扰的产生 1. 1 外部对变频器的干扰 在空间中存在着各种各样的电磁波，例如通信电磁波、线路产生的电磁波，这些电磁波是由于导线中通过的电流产生的，其强弱受电流强度及线路布设方式的影响较大，该电磁波向空中辐射，从而影响变频器的正常运行。 当变频器的供电电源受到电网中大量谐波影响时，变频器就会出现过压、欠压、掉电等现象，从而可能造成变频器的波动
3、甚至损坏，进而影响生产。变频器的整流管有时会受到补偿电容的影响。在补偿电容投入以及切出系统时，由于补偿电容的性质，会在电网中产生很高的峰值电压。如果此峰值电压过大，就有可能击穿变频器整流管，导致变频器损坏。 1. 2 变频器对外部的干扰 变频器的整流电路工作时会产生谐波，这些谐波在电网中传播，会对其他的电气设备产生干扰。变频器工作时，其场控开关器件做高速切换，且产生高次谐波。同时，变频器的逆变电路输出电压及电流功率会携带高次谐波，这两种谐波以及开关器件引起的电磁辐射都不容忽视。在电磁干扰的作用下，变频器控制信号线及检测信号线在输出端会产生较大影响，甚至导致系统不能及时准确地检测到信号，还会使控
4、制系统紊乱。谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。 2、干扰的抑制与消除 在实际应用中，为减少电磁辐射的干扰，在变频器应用中一般采用硬件和软件两方面的抗干扰措施。硬件抗干扰主要从硬件出发，对可能引起系统干扰的干扰源及干扰途径进行物理防护及切断。一般涉及变频器系统的工程中，较多采用的是隔离、接地、屏蔽以及滤波等方式进行物理抗干扰。 2. 1 合理的安装和布线 工程中，对变频器安装的环境要求都有明确的规定，比如变频器的安装环境温度、湿度等。另外，不同的安装方式或者技术等也会对变频器的使用产生较大的影响。合理的布线以及合适的安装距离及角度等都能在一定程
5、度上改善变频器的工作性能。在安装和布线时应注意以下几点：变频器一般多安装在密闭配电柜中，并且有排风扇等装置，以保证柜内的空气流通，并且，在变频器所在的室内，一般还应装有空调等降温设备；变频器安装时应避开电磁干扰比较严重的地方，例如电源、信号线比较集中且杂乱的地方，并且应避开灰尘大以及腐蚀性气体的场合；应安装在一个牢固、结实且不会经常震动的地方，并且应做好对震动冲击的防护措施；变频器对所安装的环境温度有一定要求，一般为一 20一 60；变频器的输入输出控制及信号线应尽量避开其他设备的电源及信号线，同时其电源线要与信号控制线分开；确保控制柜中的接触器有灭弧功能。 2. 2 采用电抗器 在变频器电路
6、中，电抗器可以对窜入电路中的谐波电流进行有效的抑制。在输入电路中串入电抗器可以抑制输入电路中较小的谐波电流，同时可以消除因电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击。在变频器的输出侧串入输出电抗器，可以改善变频器输出电流。此外，负载电抗器可以限流，在一定程度上还可以保护变频器。因此，在变频器中，合理地使用电抗器可以提高变频器系统的可靠性、运行性能和效率。 2. 3 使用滤波器 变频器系统的运行会使电网中产生高次谐波，从而可能造成电网波形畸变，使其功率因数降低。滤波器可以对电路中的高次谐波进行抑制或消除。采用无功补偿装置可对电网功率因数降低的情况进行调节，而对于高次谐波，应根据具体情况，在变频器的进
7、线端及输出端加装滤波器，以改善电网波形畸变对变频器及其他设备等产生的影响。为了防止变频器产生的电磁辐射或者谐波等干扰进入电源或者其他设备，在电路中应设置滤波器。在变频器系统中，有些电源对抗干扰的要求较高，所以，在电源输入端并联滤波器可有效抑制变频器产生的电磁辐射及谐波的干扰。在变频器的输入和输出端分别加入输入和输出滤波器，可有效减少电磁干扰、电网电压突变等造成的影响。对于一些对电磁干扰非常敏感的电子电气设备，也应该加入滤波器。这种滤波器应该加在电源线上，称为电源噪声滤波器。 2. 4 屏蔽整个变频器 将整个变频器系统进行屏蔽，可减小其对外界的干扰，也能防止外部的干扰对变频器系统造成影响。同时对
8、于干扰源也要进行屏蔽，例如，对于接入变频器的信号控制线，应使用屏蔽线和屏蔽层，并且接在变频器一端的屏蔽应接控制电路的公共端，而不应接在变频器的接地或大地屏蔽层的另一端，这样可有效抑制外部干扰通过信号电缆影响变频器。再者，输出线最好采用专用的屏蔽电缆或用钢管屏蔽，信号线应尽可能短，最好控制在 20 m 以内，且信号线应采用双芯屏蔽，并且与主电路线及控制电缆分离开，同时还应对周围电子敏感设备线路进行屏蔽。 2. 5 正确的接地 在实际的电气系统中，接地技术得到了广泛的应用。接地可以将电路中外部藕合的噪声消除，防止外界电磁干扰的影响，对提高电子电气设备的兼容性能起到至关重要的作用。所以，接地对于外来
9、干扰及自身干扰都有一定的抑制作用。从安全和抑制干扰的角度考虑，变频器的主回路端子 PE(E,G)必须接地。在实践中，通常采用多点接地、一点接地及混合接地等接地方式。具体使用哪一种接地，应根据具体情况具体分析。实际应用中，对变频器接地的要求是比较明确的，接地线严禁接在系统的零线上，更不能接在变频器或其他设备的外壳上。当系统中有多台变频器以及其他的电子电气设备时，其接地线不能拧在一起共同接地，应分开单独接地，以防止设备间的相互干扰。变频器接地时，对接地线也有一定的要求。一般接地线应比较粗，可以用较粗的短线一端接到接地端子 PE 端，另一端与接地极相连。一般要求接地线截面积应不小于 2. 5mm2，
10、接地线长度小于 20 m,接地电阻不能大于 100。 2. 6 采取必要的隔离 在实际工程中，一般要把干扰源单独隔离开或者把干扰源与容易受到干扰的设备隔离开。在安装变频器时应单独安装，使变频器与其他电气设备尽量互不干扰。有时尽管不能单独安装，也应注意将变频器与其他易受干扰的设备分开安装，以避免变频器的电磁噪声对其进行干扰。 3、结语 干扰的形式是多种多样的，干扰的分布是随处可见的，因此采取适当的措施来抑制干扰是十分重要的。在采取抗干扰措施时，还要考虑可行性、成本、效果等因素。采用的措施只要能解决问题即可，往往过多的抗干扰措施有可能会产生额外的干扰。随着技术的进步，变频器应用中存在的干扰问题有可能会通过变频器本身的功能来实现消除。我们相信，在不久的将来，变频器的干扰问题一定会得到有效的解决，变频器也会随着技术的进步，应用得越来越轻松、越来越广泛。 参考文献 1张燕宾.变频器调速应用实践M.北京:机械工业出版社，2001. 2昊忠智，昊加林.变频器应用手册M.北京:机械工业出版社，1995.
