变频控制系统电磁干扰分析及对策

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1、变频控制系统电磁干扰分析及对策1引言电磁干扰对控制系统的可靠性，稳定性构成很大隐患。如何防止电磁干扰，提高系统可靠性是大家普遍关注的问题。本文针对某水厂变频控制系统中涉及的变频器、流量计等设备的电磁干扰问题进行分析，给出抗干扰措施，实际运行结果表明经过抗干扰处理后，系统通讯正常，稳定性和可靠性大大提高。2变频控制系统概述水厂设冇1个总站,8个分站组成。总站与分站Z间采用无线传输、轮询方式通讯。每个分站均山一台PLC管理，负责与多台变频器通讯，实现对相关设备的控制和对模拟量的处理。系统结构框图如图1所示。电台及PLC（可编程逻辑控制器）的供电

2、电源分别来自于经控制变压器隔离的AC220V和DC24VoPLC为变频器通过RS・485总线通讯，从而实现对泵的变频调速，恒圧供水。图1水厂控制系统框图3I：扰分析根据电磁的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。因此，一•般从抗和防两方面入手來抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦介通道、降低系统干扰信号的敏感性［1］。结介水厂实际情变频控制系统电磁干扰分析及对策1引言电磁干扰对控制系统的可靠性，稳定性构成很大隐患。如何防止电磁干扰，提高系统可靠性是大家普遍关注的问题

3、。本文针对某水厂变频控制系统中涉及的变频器、流量计等设备的电磁干扰问题进行分析，给出抗干扰措施，实际运行结果表明经过抗干扰处理后，系统通讯正常，稳定性和可靠性大大提高。2变频控制系统概述水厂设冇1个总站,8个分站组成。总站与分站Z间采用无线传输、轮询方式通讯。每个分站均山一台PLC管理，负责与多台变频器通讯，实现对相关设备的控制和对模拟量的处理。系统结构框图如图1所示。电台及PLC（可编程逻辑控制器）的供电电源分别来自于经控制变压器隔离的AC220V和DC24VoPLC为变频器通过RS・485总线通讯，从而实现对泵的变频调速，恒圧供水。图1

4、水厂控制系统框图3I：扰分析根据电磁的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。因此，一•般从抗和防两方面入手來抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦介通道、降低系统干扰信号的敏感性［1］。结介水厂实际情况，対干扰的三耍素进行分析。3.1电磁T-扰源(1)变频器干扰变频器是控制系统实现变频恒床供水的最关键部分。变频器输入部分是整流电路，输出部分是逆变电路，它们都是由起开关作用的非线性元件组成。运行过程屮，非线性元件要进行快速开关动作，产牛高次谐波，从而使变频器输入电源和输

5、出的电压波形和电流波形产牛畸变，进而对其他设备和控制电路中的检测元件和控制器件产生T扰［2］［3］o(2)电磁流量计干扰电磁流量计是根据法拉笫电磁感应定律制成的一种测量导电性液休休积流量的仪农，其基本工作原理是电磁感应定律［4］。因此电磁耦合、静电感应是电磁流量计产牛干扰噪声的重耍來源［5］。在电磁流量变送器中，rhr两电极的引线处于交变磁场中，当变送器通电后,在引线的闭合冋路内就产生出感应电动势［4］。这种干扰信号證加到测竝信号中，影响系统的运行。电磁流量计以数字脉冲量的形式输出累计流量，输出信号设有源和无源，本系统中,设为DC24V的有

6、源输出［6］。所以若与其他百流电源共地将产生干扰。3.2电磁干扰途径为了抑止于扰源对其他设备、检测冗件、控制设备的十扰，必须从传播途径上将干扰切断。一般而言，电磁干扰传播的三个主要途径为辐射、传导、感应耦合。(1)辐射干扰以电磁千扰方式向空中幅射，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。对于窩频谐波而言，辐射是其主要的传播方式［3］。变频器作为主耍的十扰源，在运行过程的输出电压、输岀电流含有大量的高次谐波，开关器件所作的高速切换使辐射更加严重［7］。相对于变频器而言，电磁流量计rh于不用作高速切换，作为数字输

7、出的累计脉冲流量，其输出的直流电压不超过24V,且脉冲速度不快。因而其电磁辐射强度小。(2)传导电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也对以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，传导干扰传播的路程可以更远［7］。(3)感应耦合感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射冇限，该干扰源不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过干扰源输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产工感应耦合，在邻近导线或导体内感应岀干扰电流或电圧⑴。感应耦合以导体间的电容耦合的形式出现，也可以

8、电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，因而有电流耦合、电感耦合、电容耦合［8］°感应耦合与干扰源的频率、与相邻导体的距离以及设备供电电路等因素有关⑶［8］。3.3对电磁干扰畋