朱立鋒（萊鋼設(shè)備檢修中心軋材檢修部，山東萊蕪 271104）

變頻器干擾產(chǎn)生的原因及防范措施

朱立鋒
（萊鋼設(shè)備檢修中心軋材檢修部，山東萊蕪 271104）

在實(shí)際工作中，變頻器常出現(xiàn)干擾問(wèn)題，嚴(yán)重影響了變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文先分析了變頻器干擾產(chǎn)生的原因，然后在此基礎(chǔ)上具體闡述了變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾的防范措施。隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，變頻器因其具有節(jié)能、節(jié)電、高效以及可靠等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到各種電動(dòng)設(shè)備（如，印刷、電梯、空調(diào)等）上。變頻器的廣泛應(yīng)用，不僅大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且也有利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。與此同時(shí)，變頻器也出現(xiàn)了一系列的干擾問(wèn)題，嚴(yán)重影響了變頻器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。若干擾嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)和設(shè)備事故的發(fā)生。因此，對(duì)變頻器干擾產(chǎn)生的原因及防范措施進(jìn)行探討，有著重要的意義。

變頻器 電磁干擾 抗干擾

1　變頻器干擾產(chǎn)生的原因

一般而言，變頻器干擾產(chǎn)生的原因可分為兩大類(lèi)，即變頻器對(duì)外部設(shè)備的干擾和外部因素對(duì)變頻器的干擾。下面來(lái)對(duì)這兩大類(lèi)原因進(jìn)行具體的分析：

（1）變頻器對(duì)外部設(shè)備的干擾。由于絕大多數(shù)變頻器所采用的形式為“交—直—交”；因此，對(duì)于電網(wǎng)而言，變頻器的這種形式是一個(gè)非線(xiàn)性的負(fù)載，這使得其在通電過(guò)程中產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)在同一電網(wǎng)運(yùn)行的其它電子設(shè)備造成干擾。同時(shí)，大部分變頻器中的逆變技術(shù)因采用脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）而使得其在高速切換開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的具有耦合性的電磁噪音。除此之外，變頻器因輸出、輸入電流中含有大量的高次諧波而使得其對(duì)其它電子設(shè)備與本身造成干擾。故而，變頻器不僅會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)內(nèi)的其它電子設(shè)備造成一定的干擾，而且會(huì)對(duì)周邊其它電子設(shè)備和本身造成干擾。

（2）外部因素對(duì)變頻器的干擾。導(dǎo)致變頻器干擾產(chǎn)生的外部因素主要是外部電網(wǎng)。究其原因，主要是電網(wǎng)中含有大量的諧波，這會(huì)對(duì)變頻器的正常運(yùn)行造成一定的干擾。電網(wǎng)干擾變頻器的途徑主要是變頻器的供電電源，其表現(xiàn)形式一般包括欠壓、過(guò)壓、跌落、瞬時(shí)掉電、射頻干擾以及浪涌等。其中，晶閘管換流設(shè)備與電力補(bǔ)償電容是其最主要的兩個(gè)方面。在晶閘管換流設(shè)備方面，若供電網(wǎng)中存在大量的晶閘管換流設(shè)備，則會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓凹口的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致波形嚴(yán)重失真。在電力補(bǔ)償電容方面，許多用電單位為了使功率達(dá)到電力部門(mén)的要求，往往會(huì)采取電力補(bǔ)償電容的方法來(lái)提高功率因數(shù)；但是，當(dāng)補(bǔ)償電容在投入或切出時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓瞬間達(dá)到一個(gè)很高的值，從而使得變頻器中的整流二級(jí)管因此而可能被擊穿。

2　變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾的防范措施

據(jù)電磁性的相關(guān)原理可知，電磁干擾的形成必須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑以及對(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)這三個(gè)要素。因此，要制定有效的防范措施來(lái)防止變頻器干擾的產(chǎn)生，必須圍繞這三個(gè)要素而展開(kāi)。目前，防范變頻器干擾產(chǎn)生的有效措施主要有兩種，即硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施。其中，最基本且最為重要的變頻器抗干擾措施為硬件抗干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，硬件抗干擾措施主要采用以下幾種方式：

（1）干擾的隔離。干擾的隔離是指，將電路上易受干擾的部分和干擾源進(jìn)行分離和隔開(kāi)，使它們之間斷開(kāi)電的聯(lián)系。目前，在變頻器調(diào)速系統(tǒng)中，一般是采取將隔離變壓器放置在放大器電路與電源之間的電源線(xiàn)上的方式來(lái)防止傳導(dǎo)干擾。同時(shí)，可以用噪聲隔離變壓器來(lái)代替電源隔離變壓器。

（2）濾波器的設(shè)置。之所以要在系統(tǒng)線(xiàn)路中設(shè)置濾波器，其目的是為了避免干擾信號(hào)通過(guò)電源線(xiàn)從變頻器傳導(dǎo)到電動(dòng)機(jī)及電源之中。目前，在系統(tǒng)線(xiàn)路中接入濾波器，能夠有效的對(duì)頻率較高的諧波進(jìn)行削弱。一般而言，將輸出濾波器設(shè)置在變頻器的輸出側(cè)處，能夠有效的減少電磁噪聲并降低損耗；將輸入濾波器設(shè)置在變頻器的輸入側(cè)出，能夠有效的減少對(duì)電源的干擾。若是系統(tǒng)線(xiàn)路中有敏感電子設(shè)備，則將電源噪聲濾波器設(shè)置在電源線(xiàn)上能夠避免其被傳導(dǎo)干擾。

當(dāng)前，以濾波器使用位置的不同為標(biāo)準(zhǔn)，可將濾波器分為兩種，即輸出濾波器和輸入濾波器。其中，輸入濾波器又常被分為線(xiàn)路濾波器和輻射濾波器兩種。線(xiàn)路濾波器主要由電感線(xiàn)圈構(gòu)成，其削弱頻率較高的諧波電流的方法主要是采取有效措施來(lái)對(duì)線(xiàn)路高頻下的阻抗進(jìn)行增大；輻射濾波器主要由高頻電容器構(gòu)成，其主要作用是能將諧波中頻率很高且具有輻射能量的成分吸收掉。

輸出濾波器的構(gòu)成與線(xiàn)路濾波器一樣，同樣也是由電感線(xiàn)圈構(gòu)成。輸出濾波器不僅能夠有效的對(duì)輸出電流中的高次波成分進(jìn)行削弱，起到較好的抗干擾作用；而且還能有效的對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)中由高次諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩進(jìn)行削弱。

此外，對(duì)于變頻器輸出端的抗干擾措施，還必須注意以下幾點(diǎn)：1）絕對(duì)不允許將變頻器的輸出端接入電容器，以此來(lái)避免逆變管因關(guān)斷（導(dǎo)通）的瞬間產(chǎn)生峰值很大的放電或充電電流而導(dǎo)致的損壞。2）當(dāng)輸出濾波器是由LC電路構(gòu)成時(shí)，則必須將濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè)與電動(dòng)機(jī)側(cè)連接起來(lái)。

（3）屏蔽。抑制干擾最有效的方法是對(duì)干擾源進(jìn)行屏蔽。一般而言，為了防止電磁干擾泄漏，變頻器主體本身采用鐵殼來(lái)對(duì)其進(jìn)行屏蔽；輸出線(xiàn)最佳采用鋼管來(lái)對(duì)其進(jìn)行屏蔽。若是變頻器受外部信號(hào)控制時(shí)，則應(yīng)盡可能地縮短信號(hào)線(xiàn)來(lái)減少或避免電磁干擾。同時(shí)，信號(hào)線(xiàn)應(yīng)使用雙芯來(lái)對(duì)其進(jìn)行屏蔽，且絕對(duì)不能將其與主電路線(xiàn)、控制線(xiàn)放置在同一線(xiàn)槽或配管線(xiàn)內(nèi)。此外，對(duì)于敏感設(shè)備也必須嚴(yán)格按照要求屏蔽電磁干擾。值得注意的是，為了使屏蔽起到應(yīng)有的作用，屏蔽罩必須可靠且與地相接。

除此之外，在實(shí)際應(yīng)用中，硬件抗干擾措施還包括接地、串入電抗器以及合理布線(xiàn)等具體內(nèi)容。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析變頻器干擾產(chǎn)生的原因，并針對(duì)性地制定防范措施，對(duì)于變頻器在實(shí)際中的應(yīng)用有著一定的參考價(jià)值。且隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)的干擾問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越多，大大影響了變頻器的正常運(yùn)行。因此，這還需要我們進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行研究和探討。

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