变频器应用中的干扰问题及其对策

摘要：文中主要介绍了变频器的干扰的形成、来源、途径，以及防止干扰的对策及其在实际应用中几种有效的抗干扰措施。

关键词：变频器；电磁干扰；抗干扰

一、变频器干扰的来源

首先是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、瞬时掉电；（2）浪涌、跌落；（3）尖峰电压脉冲；（4）射频干扰。

1、晶闸管换流设备对变频器的干扰

当供电网络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。

2、电力补偿电容对变频器的干扰

许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数，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。

其次是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。

（1）输入电流的波形，变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压ul大于电容器两端的直流电压ud时，整流桥中才有充电电流。

（2）输出电压与电流的波形，绝大多数变频器的逆变桥都采用spwm调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波；由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流十分接近于正弦波。

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。

1、电路耦合方式，即通过电源网络传播。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变，影响其他设备工工作，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅增加，影响了电机的运转特性。

2、感应耦合方式，当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去。感应的方式又有两种：a、电磁感应方式；b、静电感应方式。

3、空中幅射方式，即以电磁波方式向空中幅射，这是频率很高的谐波分量的主要传播方式。

三、变频调速的抗干扰对策

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。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。（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。（2）在线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。（3）屏蔽干扰源是抑制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。（4）正确的接地既可以使有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。在实际应用中，由于电源零线（中线）、地线（保护接地、接地）不分、控制屏蔽地（控制信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的混乱连接，大大降低了的稳定性和可靠性。（5）采用电抗器。在变频器的输入电流中频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的有效方法。

四、结论

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，重视变频器的emc要求，已成为变频调速传动设计、应用必须面对的问题，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能和补偿来解决。

参考文献：

1、吴忠智,吴加林.变频器应用手册[M].机械工业出版社.

2、张燕宾.变频器调速应用实践[M]. 机械工业出版社.

3、王定华.电磁兼容性原理与设计[M].电子科技大学出版社.

（作者单位：阿城继电器股份有限公司）