探讨抗干扰变频器运用中干扰理由及抗干扰对策

论文导读：抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源，切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。3.1所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源和
摘要：分析了变频器的抗干扰问题，主要受变频器的供电电源和谐波干扰影响，阐述了变频器干中专毕业论文www.7ctime.com
扰的来源、传播方式。针对这些干扰提出了针对性的措施及电力系统自动化发展趋势。
关键词：变频器；干扰；解决措施

在各种工业控制系统中，随着变频器电子装置的广泛使用，电磁干扰日益严重，相应的抗干扰设计技术（即电磁兼容EMC）已经变得越来越重要[1，2，3]。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。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，也是计算机控制技术应用的推广的关键之一。

一、变频器干扰的来源

1.1来自外部电网的干扰

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，从而对电网中其它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网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、瞬时断电。
（2）浪涌、跌落。
（3）尖峰电压脉冲。
（4）射频干扰。

1.2晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网内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受到损害，从而导致输入回路击穿而烧毁。

1.3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。

1.4变频器自身对外部的干扰

变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、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，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。

二、干扰信号的传播方式

变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导（即电路耦合）、电磁辐射、感应耦合。具体为：首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机 铁耗和铜耗增加；并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备；最后变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。

三、变频调整系统的抗干扰对策

据电磁性的基本原理，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。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源，切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1所谓干扰的隔离

是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

3.2在系统线路中设置滤波器的作用

为了掏干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为减少对电源干扰，可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成分外，还有许多频率很高的谐波电流，它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对其他设备的干扰信号。滤波器就是用于削弱频率较高的谐波分量的主要手段。根据使用位置的不同，可分为：
（1）输入滤波器通常又有两种。线路滤波器 主要由电感线圈构成。它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。b辐射滤波器 主要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。
（2）输出滤波器也由电感线圈构成。它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波成分。 对于变频器输出端的抗干扰措施，必须注意以下方面：a变频器输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通（关断）瞬间，产生峰值很大的充电（或放电）电流，损害逆变管；b当输出滤波器同LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，必须与电动机侧相接。

3.3屏蔽干扰源是抗干扰的最有效的方法

通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏；输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路线（AC380V）及控制线（AC220V）完全分离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

3.4正确的接地

既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用系统中，由于系统电源零线（中线）、地线（保护接地、系统接地）不分、控制系统屏蔽地（控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的混乱连接，大大降低了系统的稳定性和可靠性。

3.5合理布线

对于通过感应方式传播的干扰信号，可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法有：
（1）设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线。
（2）其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行。

四、发展趋势

（1）加快研究电子设备的兼容问题。电子信息设备与电力自动化设备硬件、软件兼容问题当前的一个研究热点。电力系统中微机型产品的应用越来越广泛，已形成了电力系统自动化控制类产品主流方向。但由于电力系统的复杂性，其电磁环境非常恶劣，而以微处理器为核心的微机型产品很容易受到这些电磁干扰而导致误动、拒动、数据丢失或死机等现象，给电力系统安全高效地运行带来了严重的事故隐患。
（2）遵循国际潮流走开放式路线。对于一直致力系统开发或产品开发企业，一定要做到尽可能专业化，但系统的平台要保持标准化和开放化。未来的技术发展趋势是：没有任何一家企业可以做到自己独立全面开发所有技术。对于一般的企业而言，并充分利用自己的核心技术和别人的技术进行有机的集成并达到一个整体的高性能和低成本的目的。走标准化和开放化的道路是实现联合开放或集成开发的途径，除此之外，如今的发展并不平衡，开放化的系统可以保证部分系统达到先进，之后将其他部分加以改进。加快电子信息技术更新力度，使电力系统自动化程度不断向前发展。
五、结束语
通过对变频器应用过程中干扰的来源和传播途径的分析，提出了解决这些问题的实际对策。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，必须重视面对的问题，也是变频器应用和推广的关键之一。变频器存在的这些问题有望通过变频器本身的功论文导读：上一页12
能和补偿来解决。工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器也会不久面世。我们相信变频器的干扰问题一定会得到有效解决。
参考文献：
陈天翔.电气试验[M].北京；电力出版社.
电工手册[M].上海科学技术出版社，2007.
[3] 鲍喜.配电自动化的现状与未来[J].电气时代，2002.