隨著變頻器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，變頻器的電磁干擾也隨之而來。

加熱系統(tǒng)中，變頻器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)所構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)因其具有顯著的節(jié)能效果、較高的控制精度和較寬的調(diào)速范圍、能適應(yīng)惡劣的環(huán)境、便于使用和維護(hù)以及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等性能而得到了廣泛應(yīng)用。隨著變頻器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，變頻器的電磁干擾（簡稱EMI，electromagnetic interference）也隨之而來。在實(shí)際應(yīng)用中，許多設(shè)計(jì)忽略了變頻器對周圍電器的干擾及其受到的干擾問題的存在和處理，致使其系統(tǒng)不但無法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他設(shè)備的正常工作。本文研究重點(diǎn)探討工業(yè)變頻器電磁干擾及其抑制。

變頻器干擾的傳播途徑及對策

通常，變頻器在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)一些問題，即變頻器、電動(dòng)機(jī)、配線及外圍設(shè)備之間的電氣干擾問題。相對于變頻器來說，這種電氣干擾包括兩個(gè)方面。（1）外部干擾。由于變頻器的控制信號是弱電信號，因此外圍設(shè)備的電磁噪聲會(huì)干擾這種弱電信號，引起變頻器產(chǎn)生誤動(dòng)作。（2）內(nèi)部干擾。由于使用變頻器而產(chǎn)生的電磁噪聲、泄漏電流和高次諧波對外圍設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生干擾，造成外圍設(shè)備誤動(dòng)作甚至受到損害。

變頻器的工作原理決定了它會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，從而可能給設(shè)備或系統(tǒng)帶來EMC（簡稱電磁兼容）問題，變頻器作為電子設(shè)備，也會(huì)受到外部電磁干擾的影響。

漏電流接地回路

外圍設(shè)備通過變頻器的布線構(gòu)成閉合回路時(shí)，變頻器接地線漏電流會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。此時(shí)若設(shè)備不接地，會(huì)減少誤動(dòng)作。

電源線傳播

當(dāng)外圍設(shè)備和變頻器共用同一電源時(shí)，變頻器產(chǎn)生的干擾逆電源線傳播，會(huì)使同一系統(tǒng)中的其它設(shè)備誤動(dòng)作?？刹扇∠铝写胧?/p>

（1）變頻器的輸入端安裝EMI濾波器或鐵氧體共模濾波器（磁環(huán)）；（2）將其它設(shè)備用隔離變壓器或電源濾波器進(jìn)行噪聲隔離。

電機(jī)線輻射

測量儀表、無線電裝置、傳感器等微弱信號的設(shè)備或信號線，和變頻器裝于同一柜子里，且布線很近時(shí)，容易受空氣干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作，需采取以下對策：

（1）容易受影響的設(shè)備和信號線，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器安裝。信號線應(yīng)使用屏蔽線，屏蔽層接地，信號線電纜套入金屬管中，并應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器和變頻器輸入/輸出線。如果信號電纜必須穿越動(dòng)力電纜，則兩者之間需保持垂直；

（2）在變頻器輸入/輸出側(cè)分別安裝EMI濾波器或鐵氧體共模濾波器（磁環(huán)）；

（3）電機(jī)電纜線應(yīng)放置于較大厚度的屏障中，如置于較大厚度（2mm以上）的管道或埋入水泥槽中。動(dòng)力線套入金屬管中，并屏蔽接地（電機(jī)電纜采用4芯電纜，其中一根在變頻器側(cè)接地，另一側(cè)接電機(jī)外殼)。

靜電感應(yīng)

對策：（1）避免信號線和動(dòng)力線平行布線或與動(dòng)力線捆扎成束布線；（2）使容易受影響的設(shè)備或信號線盡景遠(yuǎn)離變頻器和變頻器輸入、輸出等；（3）信號線和動(dòng)力線都使用屏敝線，分別套入金屬管，金屬管之間距離至少20cm。

RS232/RS485的遠(yuǎn)程通訊線路干擾

對策：在RS232/RS485通訊接口上加裝DC-DC隔離模塊電源，將通訊供電電源與其它電源直接隔離開來。信號通訊傳輸線路也要采用雙絞屏蔽電纜（屏蔽層接地）。

傳感器輸出模擬信號

對策：在傳感器輸出端加裝ISO系列模擬信號隔離放大器可以有效解決模擬信號傳輸過程中的衰減和EMI干擾，增強(qiáng)顯示控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。用于變頻器抗EMI干擾的模擬信號隔離放大器：ISO U-P-O-M系列，是在IC內(nèi)部加裝輸入信號干擾抑制濾波電路和輸出干擾諧波吸收電路，增強(qiáng)抗EMI電磁干擾和高頻信號空間干擾功能。特別適用于現(xiàn)場有變頻控制設(shè)備、大功率電磁起動(dòng)、GPS高頻信號無線收發(fā)裝置的場合。

漏電流及其對策

由于變頻器輸入、輸出側(cè)電纜的對地電容、線間電容以及電機(jī)對地電容的存在，會(huì)產(chǎn)生漏電流。漏電流包括對地漏電流、線間漏電流，其大小取決于分布電容的大小和載波頻率的高低。

漏電流途徑如下圖：

（1）對地漏電流

漏電流不僅會(huì)流入變頻器系統(tǒng)，而且可能通過地線流入其它設(shè)備，這此漏電流可能使漏電斷路器、繼電器或其它設(shè)備誤動(dòng)作。變頻器載波頻率越高、漏電流越大；電機(jī)電纜越長，漏電流也越大。

抑制措施：降低載波頻率，但電機(jī)噪聲會(huì)增加；電機(jī)電纜盡可能短；變頻器系統(tǒng)和其它系統(tǒng)使用為針對高諧波和浪涌漏電流而設(shè)計(jì)的漏電斷路器。

（2）線間漏電流

流過變頻器輸出側(cè)電纜間分布電容的漏電流，其高次諧波可能使外部熱繼電器誤動(dòng)作，特別是小容量變頻器，當(dāng)配線很長時(shí)（50m以上），漏電流增加很多，易使外部熱繼電器誤動(dòng)作，推薦使用溫度傳感器直接監(jiān)測電機(jī)溫度或使用變頻器本身的電機(jī)過載保護(hù)功能代替外部熱繼電器。

抑制措施：降低載波頻率；在輸出側(cè)安裝電抗器。

建議與結(jié)論

通過對變頻器運(yùn)行過程中存在的干擾問題的分析，提出了一些解決方法，對變頻器在工業(yè)設(shè)備運(yùn)行中的可靠性和安全性具有十分重要的意義。但是，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中還應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的問題：

（1）限制最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。此時(shí)應(yīng)加大額定功率，或者增加輔助的強(qiáng)風(fēng)冷卻或水冷卻。

（2）頻繁啟停電機(jī)?？刂谱冾l器的調(diào)速電機(jī)啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來實(shí)現(xiàn)，比如森蘭SB70系列變頻器就自帶操作控制面板，不要通過接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停，頻繁的操作可能損壞內(nèi)部元件，增加成本。

（3）改善功率因數(shù)的電容或壓敏器件。由于變頻器輸出是PWM電壓，輸出側(cè)如安裝有改善功率因數(shù)的電容或防雷用壓敏電阻等，都會(huì)造成變頻器故障跳閘或器件的損壞。

（4）單相輸入。單相使用時(shí)須將輸入缺相保護(hù)設(shè)置為無效。 三相輸入改成單相輸入后，母線的電壓紋波和電流紋波增大，不僅影響主電路電容壽命，而且會(huì)導(dǎo)致變頻器工作性能變差。如確有必要改用單相電源，應(yīng)降額使用，最大不超過額定值的60％。18.5kW及以上機(jī)型改為單相輸入時(shí)，應(yīng)確保單相輸入接在R、S端子上，否則變頻器無法工作。

（5）雷電沖擊保護(hù)。變頻器內(nèi)裝有雷擊過電壓保護(hù)裝置，對于感應(yīng)雷有一定的自我保護(hù)能力。所以，一般無需再加雷電保護(hù)裝置。

（6）漏電保護(hù)器。變頻器運(yùn)行時(shí)有高速開關(guān)動(dòng)作，必然有高頻漏電流產(chǎn)生，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致漏電保護(hù)電路誤動(dòng)作。遇到上述問題時(shí)，除適當(dāng)降低載波頻率，縮短引線外，還應(yīng)正確安裝漏電保護(hù)器。

（7）變頻器的降額。環(huán)境溫度超過40℃時(shí)，變頻器應(yīng)按每升高1℃降額5%使用，且必須加外部強(qiáng)制散熱；海拔超過1000m的地區(qū)，空氣稀薄將造成變頻器的散熱效果變差，需要按每超過100m，降額1％使用；當(dāng)設(shè)定的載波頻率在出廠值以上時(shí)，每升高1kHz，變頻器需降額5％使用。

（8）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開。

（張雪莉單位：湘潭大學(xué)信息工程學(xué)院；蔡羅強(qiáng)單位：湘電集團(tuán)技術(shù)中心； 陳軍華單位：大唐耒陽發(fā)電廠）