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1、·40·Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.22No.52005机电工程2005年第22卷第5期变频器的电磁兼容及抑制朱玉堂,许力(浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027)摘要:对变频器的组成、谐波产生原理、电磁兼容进行了分析,给出了将变频器EMC影响减为最小的措施以及相关的工程实例。关键词:变频器;电磁兼容;谐波;措施;实例中图分类号:TM921.51文献标识码:B文章编号:1001-4551(2005)05-0040-05TheConvertor'sElect
2、romagneticCompatibilityandItsSuppressionZHUYu-Tang,XULi(ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Thispaperanalyzestheconvertor'scomponents,developingprincipleofharmonicwave,electromagneticcompatibilityoftheconvertor。Somemeasureswhichminimizetheaffectiono
3、fconvertor'sEMCandcorrelativeengineeringexamplesareproposed。Keywords:convertor;electromagneticcompatibility;harmonicwave;measure;examples在工业现场使用的各种电气设备,如PLC、数控设备、变频器、低压电器、工控仪表等,都有自己的电磁兼容标准。国际电工委员会(IEC)对电磁兼容性的定义是“电磁兼容性是电子设备的一种功能,电子设备在电磁环境中能完成其功能而不产生不能容忍的干扰”。我国最近颁
4、布的“电磁兼容性”国家标准中,对电磁兼容性作了如下定义:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰”。显然电磁兼容性含图1电压源型变频器功能结构框图有双重含义:抗干扰性和干扰性。变频调速具有回路简单、功率因素高、起动平图1为电压源型交-直-交变频器的结构框稳、调速范围宽等优点,在电动机的各种调速方式图,由图可知,该变频器的主回路由整流器、DC环中,占有极其重要的地位。变频器大多运行在恶劣节、逆变器组成。整流器将输入的交流电通过功率的电磁环境中,同时作为电力电子设备,他们内部由二极
5、管变成直流。DC环节由大电容组成,该环节除电子元器件、微处理芯片等组成,会受到外界的电磁了滤波和缓冲负载的无功功率外,同时还使主回路干扰;另外,变频器的输入和输出侧的电压、电流含的直流电压保持平稳。逆变器的作用是在PWM控有丰富的高次谐波,成为干扰源,对其他电子设备进制器的控制下,将经过DC环节处理过的直流电变行干扰。成频率可调、宽度可变的矩形波电压。1.2变频器输入侧产生高次谐波1变频器及其电磁兼容变频器的输入部分是整流电路,它具有非线性1.1变频器的工作原理特性,因此,产生高次谐波,此高次谐波将使输入的收稿日期:2
6、005-02-18修订日期:2005-04-08作者简介:朱玉堂(1973-),男,浙江湖州人,硕士研究生,研究方向:电气自动化。机电工程2005年第22卷第5期Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.22No.52005·41·电压波形和电流波形发生畸变。图2(a)为变频器1.3变频器输出侧产生的高次谐波的整流电路,三相交流电经全波整流后,由电容进行变频器的输出电流和输出电压均有高次谐波,滤波。图2(b)画出了以A相为例的输入电压与电图4为变频器逆变部分的结构图。流波形
7、,可以看出,输入电流的波形发生了畸变。对于PWM控制的电压源型变频器,其输出电压波形为矩形波。其中谐波频率的高低与变频器调制频率有关,调制频率低(如1～2kHz),人耳能听得见高次谐波频率产生的电磁噪声(尖叫声)。若调制频率高(如20kHz以上),人耳听不见,但高频信号是客观存在,图5为变频器的输出电压和电流波形。图2变频器的输入电流波形对输入电流进行频谱分析后,可以看到其5次、7次谐波分量是很大的,比基波分量小不了多少,如图3所示,其纵坐标为谐波分量幅值与基波分量幅值的比值。这些高次谐波将干扰输入供电系统。图5变频器
8、输出电压和电流波形对电压及电流波形,通过傅立叶分析,可得出各次谐波的含量。高次谐波电流对负载直接干扰;另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近电气设备。1.4变频器的电磁兼容性(EMC)通常变频器能够运行在一个可能存在着较高电磁干扰(EMI)的工业环境中,此时它即是噪声发射源,可能又是噪声接受器。1.4.1变频器作为噪声发射
