变频器应用中的干扰及其抑制 毕业设计

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1、1绪论它以很好的调速、节能性能，在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展，变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，保证了调节精度，减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益，但随之也带来了一些干扰问题。    现场的供电和用电设备会对变频器产生影响，变频器运行时产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。变频器产生的干扰主要有三种：对电子设备的干扰、对通信设备的干扰

2、及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰；对通信设备和无线电等产生的干扰为放射干扰。如果变频器的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作。因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨，以促进其进一步的推广应用。2变频器简介2.1变频器的原理2.1.1变频器控制电路组成如下图所示，控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。图2-1变频

3、器控制电路在图1点画线内，无速度检测电路为开环控制，在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。-21-主回路主要由整流电路、限流电路、滤波电路、制动电路、逆变电路和检测取样电路部分组成。图2-2是它的结构图。图2-2变频器主回路结构图（1）运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。（2）电压、电流检测电路与主回路电位隔离检测电压、电流等。（3）驱动电路驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作

4、为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。图2-3是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2-4）。图2-3驱动电路图-21-图2-4驱动电路电源图（4）I/0输入输出电路为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入(比如运行、多段速度运行等)信号，还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等)信号。（5）速度检测电路　以装在异步电动轴机上的速度检测器(TG、PLG等)的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（6）保护电路　检测主电路的电

5、压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。图2-5所示的电路是较典型的过流检测保护电路。由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成图2-5电流检测保护电路2.1.2自由地改变电机的旋转速度-21-图2-6变频器控制电机转速接线图（1)r/min电机转速单位：每分钟旋转次数，也可表示为rpm，如：4极电机60Hz1800r/min，4极电机50Hz1500r/min，电机的转速同频率成比例。交流电动机的同步转速表达式位：n＝60f(1－s)/p(1)式中n

6、——异步电动机的转速；f——异步电动机的频率；s——电动机转差率；p——电动机极对数。由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的电机极数是固定不变的，极数是一个不连续的数值，为2的倍数。另外，频率是电机供电电源的电信号，所以该值能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的转速就可以被自由的控制。n=60f/p，其中n为同步速度、f为电源频率、p为电机极数，改变频率和电压是最优的电机控制方

7、法。仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题更突出。为防止电机烧毁，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压，例如：为使电机转速减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，变频器的输出电压就必须从200V改变到100V。2.1.3基本概念（1）VVVF变压变频（VariableVoltageandVariableFrequency）（2）CVCF恒压恒率（ConstantVoltageandConstant-21-Frequency）各国使用的交流供电电源，其电压和频率通常均为200V/60Hz（5

8、0Hz）或100V/60Hz（50Hz）。变频器是把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC），然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。其中控制电路完成对主电路的控