浅谈变频器产生的干扰及解决方案

摘要：采用变频器驱动电动机，由于节能明显、调节方便、维护简单等优点被广泛应用。但是由于变频器的特殊工作方式带来的干扰却不容忽视：一是变频器普遍使用晶闸管、二极管等非线整流器件，产生的谐波对电网将产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响供电质量；二是变频器的输出部分一般采用IGBT、IGCT等开关器件，在输出能量的同时将在输电线路上产生较强的电磁辐射干扰，影响其所带设备的正常运行。

关键词：谐波 电抗器 电磁辐射

一、谐波和电磁辐射对电网及其它系统的危害

一般来讲，变频器对电网容量大的系统影响不明显，这也是谐波不被大多数用户重视的原因。但对容量较小的系统，谐波产生的干扰就不能忽视，它的危害主要有：

1.谐波使电网中的电器元件产生谐波损耗，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，影响电气设备的正常运行。

3.谐波会引起电网中局部的串联谐振或并联谐振，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常的检测信号，或使控制系统紊乱。

二、减少变频器谐波对其它设备影响的方法

由于变频器运行时产生的谐波和电磁辐射干扰，会影响到其它设备的正常工作，为了减少变频器运行时对其它设备产生干扰，可以采用以下几种方法：

1.增加交流/直流电抗器

采用交流/直流电抗器后，进线电流的电压畸变率大约降低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相脉冲整流的电压畸变率大约为10～15%，18相脉冲整流的电压畸变率约为3～8%。

3.无源滤波器

采用无源滤波器后，满载时进线中的电压畸变率可降至5～10%，适用于所有负载下的电压畸变率小于30%的情况。

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线路产生的电磁辐射。

三、减小变频器谐波及电磁辐射对设备干扰的方法

上面介绍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他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。

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组件，这些滤波器既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收功能，对各类用电设备有很多好处。

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

信号线承担着检测信号和控制信号的传输任务，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。信号线上的干扰有常态干扰和共模干扰两种。

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。

4.1抑制常态干扰的方法有：

4.1.1在输入回路接RC滤波器或双T滤波器。

4.1.2尽量采用双积分式A/D转换器，由于这种积分器具有一定的消除高频干扰的作用。

4.1.3将电压信号转换成电流信号再传输的方式，对于常态的干扰有非常强的抑制作用。

共模干扰是指信号线上共有的干扰信号，一般是由于被检测信号的接地端与控制系统的接地端存在一定的电位差所致。

4.2抑制共模干扰的方法有：

4.2.1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。

4.2.2把输入线绞合，绞合的双绞线能降低共模干扰。

4.2.3采用光电隔离的方法，可以消除共模干扰。

4.2.4使用屏蔽线，屏蔽线只一端接地。若两端接地会在屏蔽层内会流过过电流而产生干扰，因此只需一端接地。

4.3无论是为了抑制常态干扰还是抑制共模干扰，还应该做到以下几点：

4.3.1输入线路要尽量短。

4.3.2配线避免和动力线接近，信号线与动力线分开配线。

4.3.3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。

四、总结

干扰的产生和分布是很复杂的，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。

参考文献

[1]《单片机控制技术》.缴瑞山.高等教育出版社 2003年5月.

[2]《楼宇智能化技术》.张振韶.机械工业出版社 1999年5月.

[3]《通用变频器及其应用》.韩安荣 机械工业出版社 2000年9月.