变频器产生的干扰及解决方案

摘要：变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显、调节方便、维护简单、网络化等优点而被各行各业中获得了广泛的应用。但是，变频器带来的干扰也越来越不容忽视。变频器系统的干扰会造成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。因此，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。

关键词：变频器 抗干扰 电抗器

中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0061-01

1、变频器干扰分析

变频器的干扰问题一般分为变频器自身干扰;外界设备产生的电磁波对变频器干扰；变频器对其他弱电设备干扰三类情况。

变频器本身就是一个干扰源。众所周知，变频器由主回路和控制回路两大部分组成。变频器主回路主要由整流电路，逆变电路，控制电路组成，其中整流电路和逆变电路由电力电子器件组成，电力电子器件具有非线性特性，当变频器运行时，它要进行快速开关动作，因而产生高次谐波，这样变频器输出波形除基波外还含有大量高次谐波。无论是那一种干扰类型，高次谐波是变频器产生干扰的主要原因，变频器本身就是谐波干扰源，所以对电源侧和输出侧的设备会产生影响。与主回路相比，变频器的控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其他装置产生的干扰。因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。

2、抗电磁干扰的措施及注意事项

为防止干扰，总的原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。

2.1 屏蔽

屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来，从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。按需屏蔽的干扰场的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。

2.2 滤波

滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽得多，因而当接收器接收有用信号时，也会接收到那些不希望有的干扰。当系统的抗干扰能力要求较高是，为减少对电源的干扰，建议在变频器的进线侧加装电源滤波器。安装电源滤波器，使设备能够满足电磁兼容标准中对传导发射和传导敏感度的要求，防止设备自身产生的电磁干扰进入电源线，同时防止电源线上的干扰进入设备。安装滤波器应注意：滤波器用于减少变频器对接在同一交流市电上的其它设备的影响。注意将滤波器外壳良好接地。滤波器安装的位置要靠近电源线入口，并且滤波器的电源输入线在机箱内要尽量短。避免滤波器的输入输出线靠得过近而导致高频干扰信号通过滤波器的输入输出线直接耦合，造成滤波器被旁路掉，从而使电源滤波器失去作用。

2.3 隔离

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的隔离措施只要有：(1)使所有的信号线很好的绝缘，使其不可能漏电，防止由于接触引入的干扰；(2)将不同种类的信号线隔离铺设，可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分类铺设。容易受影响的设备和信号线，应尽量远离变频器安装。信号线应使用屏蔽线，屏蔽层接地，信号线电缆套入金属管中，并应尽量远离变频器和它的输入、输出线。如果信号电缆必须穿越动力电缆，二者之间保持正交。

2.4 加入电抗器

2.4.1 交流输入电抗器

当电网波形畸变严重，变频器和电源之间高次谐波的相互影响还不能满足要求时，可增设交流输入电抗器。交流输入电抗器还可提高变频器输入侧的功率因数。

2.4.2 交流输出电抗器

当变频器到电机的连线超过100米时，建议采用多绞线并安装可抑制高频振荡的交流输出电抗器，以避免电机绝缘损坏、漏电流过大和变频器频繁保护。

2.5 接地

接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。正确的接地即可以抑制电缆的辐射发射，又可以抑制变频器对外界的影响，因此在实际应用中一定要非常重视。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2，长度控制在20m以内。接地线最好是扁平的铜电缆，接地电阻小于10Ω。变频器接地点请最好采用专用接地极，其次采用共用接地极，不要采用共用接地线。接地电缆应尽可能短，即接地点应尽可能靠近变频器。接地电缆应远离噪声敏感设备的输入/输出配线，且接地线尽可能短。变频器的接地通常有：

(1)保护接地。保护接地是将变频控制系统中平时不带电的金属部分与地之间形成良好的电气连接，以保护设备和人身安全。(2)工作接地。工作接地时为了使变频控制系统与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。(3)电系统接地。在不同的系统中，对这几种接地的要求不同，但大多数系统对接地电阻一般要求在1欧姆以下，保护接地和工作接地应小于4欧姆。

2.6 从安装和工艺等方面采取措施以消除干扰

(1)合理选择接地；(2)合理选择电源；合理选择电源对系统的抗干扰能力也是至关重要的。(3)合理布局。对机电一体化设备及系统的各个部分进行合理的布局，能有效地防止电磁干扰的危害

3、结语

产生干扰的原因很复杂，因此在抗干扰时，应当针对不同的场合，采用适当的措施，尽量把干扰降低到最低。只有这样才能使变频器真正的以其节能,节电，可靠，高效地服务于工业控制的各个领域中。

参考文献

[1]周志敏.变频调运行中高次谐波的产生与抑制.变频器世界,1999.

[2]冯垛生,张森.变频器的应用与维护.广州:南华理工大学出版社,2001.9.5～6.

[3]张宏建,蒙建波.自动检测技术与装置.化学工业出版社,2006.183～184.

[4]张燕宾.spwm变频调速应用技术(第2版).北京:机械工业出版社,2001.