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变频器相信对于大多数的电力工作人员而言都不陌生,在工业生产和居民的生活中,因变频器节能效果明显,调节方便,维护简单,网络化等优点,越来越广泛的采用变频器驱动的电动机系统,但 是由于变频器特殊的工作方式带来的干扰越来越不容忽视。
 
一,变频器干扰的来源。
变频器干扰产生的原因主要有:
1,是变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件, 其产生的谐波对电网将产生传导干扰, 引起电网电压畸变 (电压畸变率用 THDv 表示, 变频器产生谐波引起的 THDv 在 10~40%左右),影响电网的供电质量。
2,是变频器的输出部分一般采用的是 IGBT 等开关器件,在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰,影响周边电器的正常工作。
 
二、谐波和电磁辐射对电网及其它系统的危害:
1.谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗,降低了输变电及用电设备的效率。
2. 谐波可以通过电网传导到其它的用电器, 影响了许多电气设备的正常运行, 比如谐波会使变压器产生机械振动, 使其局部过热,绝缘老化,寿命缩短,以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部App或硬件的正常运转。
3.谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振,从而使谐波放大。
4.谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护装置的误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。
5.电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰,严重时使系统无法得到 正确的检测信号,或使控制系统紊乱。
一般来讲,变频器对电网容量大的系统影响不十分明显,这也就是谐波不被大多数用户重视的原因。但对系统容 量小的系统,谐波产生的干扰就不能忽视。
 
三,减少变频器谐波对其它设备影响的方法:
1.增加交流 /直流电抗器。
采用交流 /直流电抗器后,进线电流的 THDv 大约降低 30%~50%,是不加电抗器谐波电流的一半左右 。
2.多相脉冲整流。
在条件具备, 或者要求产生的谐波限制在比较小的情况下, 可以采用多相整流的方法。 12相脉冲整流 THDv 大约为 10%~15%, 18相脉冲整流的 THDv 约为 3%~8%,满足 EN61000-3-12和 IEEE519-1992严格标准的要求。缺点是需要专用 变压器和整流器,不利于设备改造,价格较高。
3.无源滤波器。
采用无源滤波器后, 满载时进线中的 THDv 可降至 5%~10%, 技术成熟, 价格适中。适用于所有负载下的 THDv<30%的情况。点是轻载时功率因数会降低。
4.输出电抗器。
也可以采用在变频器到电动机之间增加交流电抗器的方法,主要目的:是减少变频器的输出,在能量传输过程中, 线路产生的电磁辐射。该电抗器安装在距离变频器近的地方,尽量缩短与变频器的引线距离。如果使用铠装电缆作为变频器与电动机的连线时,可不使用这方法,但要做到电缆的铠在变频器和电动机端可靠接地,而且接地的铠要原样不动接地,不能扭成绳或辨,不能用其它导线延长,变频器侧要接在变频器的地线端子上,再将变频器接地 。
四、减少或削弱变频器谐波及电磁辐射对设备干扰的方法。
上面先容的方法是减少变频器工作时对外设备的影响,但并不是消除了变频器的对外干扰,如果想进一步提高其它设备对变频器谐波和电磁辐射的免疫能力,尤其是在变频器(品牌不同,产生的干扰程度可能不一样)干扰较严重 的场合中常用的方法通常有以下几种:
1. 使用隔离变压器。
使用隔离变压器主要是应对来自于电源的传导干扰。使用具有隔离层的隔离变压器,可以将绝大部分的传导干扰 阻隔在隔离变压器之前。同时还可以兼有电源电压变换的作用。隔离变压器常用于控制系统中的仪表,PLC ,以及其它低压小功率用电设备的抗传导干扰。
2.使用滤波模块或组件。
目前市场中有很多专门用于抗传导干扰的滤波器模块或组件,这些滤波器具有较强的抗干扰能力,同时还具有防止用电器本身的干扰传导给电源,有些还兼有尖峰电压吸取功能,对各类用电设备有很多好处。
常用的为双孔磁芯滤波器的结构。还有单孔磁芯的滤波器,其滤波能力较双孔的弱些,但成本较低。
3.选用具有开关电源的仪表等低压设备。
一般开关电源的抗电源传导干扰的能力都比较强,因为在开关电源的内部也都采用了有关的滤波器。因此在选用 控制系统的电源设备,或者选用控制用电器的时候,尽量采用具有开关电源类型的。
4. 作好信号线的抗干扰。
信号线承担了检测信号和控制信号的传输任务,毋庸置疑,信号传输的质量直接影响到整个控制系统的准确性、 稳定性和可靠性,因此做好信号线的抗干扰是十分必要的。
 
对于信号线上的干扰主要是来自空间的电磁辐射,有常态干扰和共模干扰两种。
常态干扰的抑制:常态干扰是指叠加在测量信号线上的干扰信号,这种干扰大多是频率较高的交变信号,其来源一 般是耦合干扰。
抑制常态干扰的方法有:
(1)在输入回路接 RC 滤波器或双 T 滤波器。
(2)尽量采用双积分式 A/D转换器,由于这种积分器工作的特点,具有的消除高频干扰的作用。
(3)将电压信号转换成电流信号再传输的方式,对于常态的干扰有强的抑制作用。
共模干扰的抑制:共模干扰是指信号线上共有的干扰信号, 一般是由于被测信号的接地端与控制系统的接地端存在 的电位差所制,这种干扰在两条信号线上的周期、幅值基本相等,所以采用上面的方法无法消除或抑制。
 
对共模干扰的抑制方法如下:
(1)采用双差分输入的差动放大器,这种放大器具有很高的共模抑制比。
(2)把输入线姣合,姣合的双绞线能降低低共模干扰,由于改变了导线电磁感应 e 的方向,从而使其感应互相抵消。
(3)采用光电隔离的方法,可以消除共模干扰。
(4)使用屏蔽线时,屏蔽层只有一端接地。因为若两端接地,由于接地电位差在屏蔽层内会流过电流而产生干扰, 因此只要端接地即可防止干扰。
无论是为了抑制常态干扰还是抑制共模干扰,都还应该做到以下几点:
(1)输入线路要尽量短。
(2)配线时避免和动力线接近,信号线与动力线分开配线,把信号线放在有屏蔽的金属管内,或者动力线和信号线 分开距离要在 40cm 以上。
(3)为了避免信号失真,对于较长距离传输的信号要注意阻抗匹配。
5.在使用以单片机、 PLC 、计算机等为核心的控制系统中,编制App的时候,可以适当增加对检测信号和输出控 制部分的App滤波,以增强系统自身的抗干扰能力。
 
五、变频器抗干扰总结:
干扰的分布参数是很复杂的,因此在抗干扰时,应当采用适当的措施,既要考虑效果,又要考虑价格因素,还要因现场情况而定。采用的措施只要能解决问题即可,往往过多的抗干扰措施有可能会产生额外的干扰,具体情况具体解决。说的不恰当的地方还请多指点,感谢!希翼和大家一起交流学习电气电工常识!
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