摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，礦井的數(shù)量逐漸增多。通風(fēng)是礦井生產(chǎn)中十分重要的部分，直接關(guān)系到生產(chǎn)的順利進(jìn)行和人員的安全。當(dāng)前礦井通風(fēng)機(jī)中通常會使用變頻器，它的作用也是不言而喻的。但是它所產(chǎn)生的干擾問題必須加以注意。文章主要對這方面的內(nèi)容進(jìn)行了分析并提出了解決方案，希望能夠?qū)ξ覈牡V井發(fā)展有積極的作用。

關(guān)鍵詞：變頻器；干擾；抑制

引言

所謂變頻器（Variable-frequencyDrive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器在有利于礦井通風(fēng)的同時自身會產(chǎn)生一種電磁干擾，而且隨著使用年限的增加，所產(chǎn)生的電磁干擾就越嚴(yán)重，影響到變頻調(diào)速系統(tǒng)的正常運行，甚至產(chǎn)生礦井事故，所以如何有效抑制變頻器干擾的問題已經(jīng)成為了我們應(yīng)該思考的問題。

1 變頻器系統(tǒng)的主要干擾

具體來看，一種是外部環(huán)境對變頻器的干擾，主要包括補(bǔ)償電容器對變頻器的干擾和非線性用電設(shè)備對變頻器的干擾；另一種是變頻器對外界環(huán)境的干擾，其中包括變頻器所產(chǎn)生的充電電流經(jīng)常會出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近并造成不連續(xù)的沖擊以及變頻器的逆變橋輸出的電壓分布為矩形波并且?guī)в信c開關(guān)頻率相似的高次諧波群，進(jìn)而產(chǎn)生的輻射干擾很強(qiáng)烈。

2 電磁干擾的傳播途徑

2.1 電磁輻射

變頻器對電網(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對接入同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號的波長有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。

2.2 電路耦合

通過電源網(wǎng)絡(luò)傳播。由于輸入電流為非正弦波，當(dāng)變頻器的容量較大時，將使網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生畸變，影響其他設(shè)備工作，同時輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動的電機(jī)銅損、鐵損大幅增加，影響了電機(jī)的運轉(zhuǎn)特性。顯然，這是變頻器輸入電流干擾信號的主要傳播方式。

2.3 感應(yīng)耦合

電磁波輻射能力和干擾源的頻率有直接關(guān)系，也就是說在干擾源的頻率比較低的時候其電磁波輻射能力也比較低，雖然干擾源不能和其他設(shè)備相連接，但是其產(chǎn)生的電磁干擾能量還是能通過變頻器輸入和輸出，進(jìn)而影響其他的導(dǎo)線并產(chǎn)生感應(yīng)耦合。感應(yīng)耦合的表現(xiàn)形式是多樣的，但是最主要的還是由導(dǎo)體間的電容耦合形式出現(xiàn)，其采用哪種形式出現(xiàn)還和相鄰導(dǎo)體之間的聯(lián)系有直接關(guān)系。我們應(yīng)該關(guān)注此種傳播模式。

3 變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾對策

3.1 隔離

從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，通常是電源和放大器電路之間電源線上采用隔離變壓器以免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。變頻器輸入側(cè)的諧波電流常常從電流側(cè)進(jìn)入各種儀器，成為許多儀器的干擾源。針對此情況，應(yīng)在受干擾儀器的電源側(cè)采取有效的隔離。方法有電源隔離法和信號隔離法。電源隔離法：即接入隔離變壓器，隔離變壓器的特點是一、二次繞組的匝數(shù)相等，但一、二次側(cè)之間應(yīng)由金屬薄膜進(jìn)行良好的隔離。一、二次電路中都可接入電容器。信號隔離法：在信號側(cè)接入光電耦合器進(jìn)行隔離，適用于一些傳感器傳輸線路較長，并采用電流信號的場合。需注意的是：所用光電耦合器應(yīng)是傳輸比為1的線性光耦合器；光電耦合器兩側(cè)的電容器對傳輸信號應(yīng)無衰減作用，即為直流信號時電容量可大些，脈沖信號時則應(yīng)根據(jù)脈沖頻率的大小適當(dāng)選擇。

3.2 濾波

濾波是由濾波器產(chǎn)生的，在變頻器裝置中安裝濾波器主要就是為了避免變頻器產(chǎn)生的干擾信號干擾到電源，同時還能夠有效地減少電磁產(chǎn)生的噪音和設(shè)備的損耗。同時為了減少電磁的干擾，還可以在變頻器的側(cè)裝置中也加入濾波器。如果在電源線中存在著某個敏感的電子設(shè)備，還可以在電源線上設(shè)置濾波器，也能夠起到減少干擾的作用。在變頻器的輸出和輸入電路里，不僅有諧波頻率低的，還有部分諧波頻率高的，它們也會把能量傳導(dǎo)出去，對周圍其他的電磁設(shè)備產(chǎn)生干擾，濾波器對這種諧波頻率高的有比較好的弱化作用。

3.3 屏蔽

當(dāng)前為了有效的避免泄漏電磁干擾，變頻器都是用鐵外殼。所以在選擇輸出線時應(yīng)該盡量選擇鋼管，尤其是變頻器由外部信號控制的情況下，要求的信號線一般都在二十米范圍內(nèi)，而且信號線還應(yīng)該和主電路線好控制線分離，一定不能放在同一個線槽中，值得注意的是周圍的其他電磁設(shè)備也應(yīng)該進(jìn)行屏蔽處理，如果效果不是太明顯，還應(yīng)該做好接地處理。

3.4 采用電抗器

由于當(dāng)前變頻器中產(chǎn)生的諧波分量小的情況比較多，這些諧波不僅會影響到自身設(shè)備的正常使用，同時由于它們的產(chǎn)生也消耗了自身的無功功率，進(jìn)而導(dǎo)致變頻器的線路使用年限的減少，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。為了控制諧波電流，我們可以改善變頻器的功率因數(shù)，當(dāng)前采用的方法就是在變頻器的輸入電流中設(shè)置電抗器，就能夠有效地解決這個問題。但并不是非得采用電抗器，工作人員應(yīng)該根據(jù)電網(wǎng)的實際情況和變頻器的匹配程度來定，多數(shù)情況下采用還是可以的。此外，為了減少噪音，可以使用交流電抗器，作用也是一樣的。

3.5 合理布線

前面我們提到變頻器主要是通過信號進(jìn)行干擾的，所以可以采用科學(xué)合理的布線減少干擾。下面就闡述一下具體的方法。一是在進(jìn)行布線的時候應(yīng)該把變頻器的電源線和電纜分開，但是如果電路必須和電纜相交的話，最好是采用九十度布線法。二是變頻器的輸出和輸入線應(yīng)該和電源線有一段距離，避免直接接觸也不要平行。三是工作人員應(yīng)該對所有的電源線和輸出輸入線進(jìn)行屏蔽，如果不能屏蔽的部分也應(yīng)該使用套管，最好是接地。四是保證控制柜中的所有線都能夠接地，而且把接地線和公共地線相連，這樣才能夠保證盡量減少設(shè)備的干擾現(xiàn)象發(fā)生。此外，作為工作人員應(yīng)該對布線進(jìn)行定期檢查，也好及時的發(fā)現(xiàn)問題，如果問題嚴(yán)重也可以報告上級部門解決。

4 變頻器在礦井設(shè)備中抗干擾中的應(yīng)用

4.1 變頻器在膠帶運輸機(jī)應(yīng)用中速度上的控制

重載下起停機(jī)對設(shè)備驅(qū)動不見的沖擊影響是很大的，而通過變頻器的速度調(diào)節(jié)功能可減少重載下起停機(jī)對設(shè)備驅(qū)動部件造成的沖擊，降低設(shè)備故障率。由于礦井原煤煤質(zhì)的變化，如含水量、灰分量、矸石量等增大，這就造成在生產(chǎn)時每小時的處理量要降低。傳統(tǒng)的處理辦法是通過減少給煤量，膠帶運輸機(jī)滿頻運行，設(shè)備負(fù)荷率、能效低。而采用變頻控制膠帶機(jī)后，通過對輸送系統(tǒng)調(diào)頻來降低轉(zhuǎn)速，降低過煤量，不僅降低了電能的消耗量，實現(xiàn)節(jié)能，同時也可減小了設(shè)備的無效磨損，降低設(shè)備維護(hù)成本。

4.2 變頻器在給煤機(jī)應(yīng)用中的給料控制

傳統(tǒng)給煤機(jī)給料量主要是通過調(diào)節(jié)給煤機(jī)上方溜槽上的閘板的開口大小來調(diào)節(jié)給煤量的大小，這種調(diào)節(jié)方式費時費力不說，而且給料量的大小不好控制。神東通過對給煤機(jī)電機(jī)進(jìn)行變頻改造，通過調(diào)節(jié)給煤機(jī)激振電機(jī)的頻率，從面改變激振力的大小實現(xiàn)給煤機(jī)給料量的改變?，F(xiàn)在直接可以通過集控室的上位監(jiān)控軟件，就可以快速精確的改變給煤量，同時也避免了現(xiàn)場操作人員的安全隱患問題等。通過神東近幾年變頻器使用情況來看，變頻器節(jié)能降耗效果顯著，提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化程度，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，降低設(shè)備故障率。但同時變頻器對其他電氣設(shè)備的干擾也日益明顯。

5 結(jié)束語

變頻器是20世紀(jì)電氣傳動領(lǐng)域劃時代技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，其日益成為最大的電磁污染源。我們應(yīng)該在肯定變頻器優(yōu)點的同時也要想辦法解決變頻器的干擾問題，當(dāng)前有些人已經(jīng)提出了更為先進(jìn)的設(shè)計和科學(xué)的安裝方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展這個問題遲早都能夠解決，幫助礦井通風(fēng)機(jī)更好地使用。