通用变频器的干扰与抗干扰措施

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1、通用变频器的干扰与抗干扰措施摘要:变频器的应用越来越广泛，系统的干扰问题日益严重。本文主要介绍了变频器应用系统中干扰的产生及其传播途径，提出了抗干扰的实际解决方法，阐述了在变频器安装应用中抑制干扰的具体措施，以及部分应用实例。关键词:变频器  高次谐波 电磁干扰 [中图分类号]TN973    [文献标识码]B    文章编号 0、引言变频器调速技术［1］的应用越来越广泛，但变频系统的电磁干扰比较严重，相应的抗干扰技术变得更加重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，或者使微处理器的系统程序运行失控，造成设备和生产事故。变频器系统的干扰主要

2、有两个方面：一是变频器对其他计算机和自动控制装置等电子设备、通信设备和无线电等产生的干扰。二是电网中的谐波干扰变频器的正常工作。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。下面主要探讨一下变频器的干扰及其抗干扰措施。1、主要干扰源电磁干扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的［2］。变频器的整流电路对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，其工作于开关模式并作高速切换，产生大量耦合

3、性噪声。变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。1．1变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分和能构成电源无功损耗的较低次谐波。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。（1）变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路，只有当电源的线电压大于电容器两端的直流电压时，整流桥中才有充电电流。因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的脉动波形式。它具有很强的高次谐波成分。（2）绝大多数变频器的逆变桥都采用PWM调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形波；由于电动机定子绕组的电

4、感性质，定子的电流十分接近于正弦波，但与载波频率相等的谐波分量仍然较大。1．2电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有(1)过压、欠压、瞬时掉电(2)浪涌、跌落(3)尖峰电压脉冲(4)射频干扰等。（1）晶闸管换流设备对变频器的干扰：当供电网络内

5、有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害，从而导致输入回路击穿而烧毁。（2）电力补偿电容对变频器的干扰。电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。2、干扰的传播途径由于变频器能产生功率较大的谐波，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途

6、径与一般电磁干扰途径是一致的，主要可以分为电路耦合（传导）、电磁辐射、感应耦合三种传播方式。下面作一下具体分析：2．1电路耦合方式即通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰传入其它电路——电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备正常工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式，传播的距离可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用

7、低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。2．2空中幅射方式即以电磁波方式向空中幅射，如果变频器不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。这是高频谐波分量的主要传播方式。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和

8、场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。当变频器的金属外壳带有