黃科

（云南天朗節(jié)能環(huán)保集團(tuán)有限公司 云南省安寧市 650300）

引言

由于變頻器的系統(tǒng)性比較強(qiáng)，因此在運(yùn)行過程中很可能會(huì)受到各種因素的影響而降低它的運(yùn)行效果，甚至?xí)l(fā)變頻器誤動(dòng)作問題，導(dǎo)致控制設(shè)備停止運(yùn)作，增加了工業(yè)生產(chǎn)的損失。因此，對(duì)于變頻器的研發(fā)以及使用人員而言，應(yīng)該增強(qiáng)對(duì)這些干擾問題的重視，對(duì)干擾原因進(jìn)行明確，并采取相關(guān)措施對(duì)其進(jìn)行有效預(yù)防，進(jìn)而提升變頻器的運(yùn)行效率，確保工業(yè)生產(chǎn)可以順利進(jìn)行。

1 變頻器簡(jiǎn)介

1.1 概念

變頻器是一種機(jī)器設(shè)備，主要對(duì)微電子技術(shù)以及變頻技術(shù)等進(jìn)行了運(yùn)用，通過改變電機(jī)電源頻率對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效控制。變頻器的組成元器件比較多，主要體現(xiàn)在整流、逆變、濾波、微處理單元、制動(dòng)單元、檢測(cè)單元以及驅(qū)動(dòng)單元幾個(gè)方面。在實(shí)際運(yùn)行過程中，主要是利用IGBT的開斷對(duì)電源電壓以及電源頻率等進(jìn)行有效調(diào)整，并按照電機(jī)需要，對(duì)電源電壓進(jìn)行有效提供，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能以及調(diào)速等的目的。現(xiàn)階段，由于變頻器功能比較齊全，因此，被廣泛應(yīng)用在電氣自動(dòng)化以及電力設(shè)備等眾多行業(yè)當(dāng)中，圖1為變頻器圖片。

圖1 變頻器圖片

1.2 功能

變頻器的功能主要體現(xiàn)在變頻節(jié)能、調(diào)節(jié)以及保護(hù)等方面。其中，對(duì)于變頻節(jié)能來說，主要表現(xiàn)為水泵以及風(fēng)機(jī)等的應(yīng)用。為了對(duì)生產(chǎn)的可靠性進(jìn)行有效保障，在對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)留有一些富余量。如果電機(jī)無法在滿負(fù)荷的情況下進(jìn)行運(yùn)行，那么除了滿足動(dòng)力驅(qū)動(dòng)需求之外，剩下的力矩會(huì)加劇有功功率損耗，引發(fā)電能浪費(fèi)問題。而對(duì)于變頻器來說，可以根據(jù)生產(chǎn)要求，對(duì)水泵以及風(fēng)機(jī)等的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效調(diào)控，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的；對(duì)于調(diào)節(jié)來說，主要表現(xiàn)為電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，能夠根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率、電壓以及電流等進(jìn)行有效調(diào)控；而對(duì)于保護(hù)功能來說，主要指的是對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免由于功率、電壓以及電流等的過小或者是過大而對(duì)電力設(shè)備造成破壞[1]。

2 變頻器干擾原因

變頻器在運(yùn)行過程中，會(huì)受到一些因素的干擾而降低自身的運(yùn)行效果，具體來說，主要包括下述幾個(gè)方面：

2.1 電磁噪聲干擾

對(duì)于變頻器的斬波來說，主要是利用高波頻率輸出。所以在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行時(shí)，變頻器就好比一個(gè)干擾源，會(huì)產(chǎn)生一些電磁噪聲，根據(jù)傳輸途徑不同，可以將這些電磁噪聲分成以下幾種：①輻射式傳播，也就是利用和變頻器相連接的線路進(jìn)行傳播。在變頻器當(dāng)中，很多元器件都會(huì)受到這種傳輸方式的影響，比如傳感器以及測(cè)量?jī)x表等等；②感應(yīng)式干擾。這種干擾主要是由于靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)引發(fā)的，在這兩種感應(yīng)的影響下，變頻器的一些外部設(shè)備會(huì)產(chǎn)生噪聲干擾，進(jìn)而降低變頻器的運(yùn)行效果；③電源傳播式干擾。如果變頻器和它的外圍設(shè)備對(duì)同一個(gè)電源進(jìn)行共同運(yùn)用，那么變頻器運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲就會(huì)利用電源線傳給其外圍設(shè)備，導(dǎo)致外圍設(shè)備極可能發(fā)生誤動(dòng)作。

2.2 高次諧波干擾

對(duì)于變頻器來說，其整流電路在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生非線性諧波，也就是高次諧波。高次諧波會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生一定的輻射干擾，并且和電網(wǎng)系統(tǒng)相連接的負(fù)載部分會(huì)在高次諧波的影響下，降低電源側(cè)功率的因數(shù)，進(jìn)而對(duì)變頻器以及負(fù)載等造成嚴(yán)重影響。另外，整流電路不僅會(huì)產(chǎn)生輻射干擾，同時(shí)也會(huì)引發(fā)傳導(dǎo)干擾問題，在傳導(dǎo)干擾的影響下，異步電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生電磁噪聲，并且會(huì)增大異步電機(jī)的鐵損和銅損，大幅度降低了異步電機(jī)的功率因數(shù)及其運(yùn)行效率，同時(shí)也會(huì)增加其在運(yùn)行過程中的震動(dòng)程度，增加了機(jī)身的溫度。所以，為了對(duì)電源側(cè)負(fù)載以及變頻器等的可靠性進(jìn)行有效保障，應(yīng)該采取相關(guān)措施對(duì)這種干擾進(jìn)行有效抑制。

2.3 外部電氣干擾

外部電氣干擾也是變頻器比較常見的干擾因素之一。多數(shù)情況下，需要將電磁接觸器以及繼電器等設(shè)備安裝到變頻器附近。這些設(shè)備在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的電磁噪聲干擾，進(jìn)而影響變頻器的運(yùn)行效果。在這些電磁干擾的影響下，不僅無法對(duì)變頻器的可靠性進(jìn)行有效保障，同時(shí)也極可能導(dǎo)致變頻器發(fā)生一些誤動(dòng)作[2]。

3 變頻器干擾的預(yù)防措施

變頻器是工業(yè)領(lǐng)域中一種比較常見的機(jī)器設(shè)備，然而要想全面發(fā)揮其對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的重要作用，就必須采取相關(guān)措施對(duì)變頻器干擾問題進(jìn)行有效預(yù)防，具體來說，可以從下述幾個(gè)方面入手：

3.1 電磁噪聲干擾的措施

對(duì)于輻射式傳播來說，可以在變頻器的輸出端對(duì)線性濾波器進(jìn)行安裝，或者是在電源的輸入側(cè)對(duì)噪聲濾波器進(jìn)行安裝，利用兩種濾波器對(duì)電磁噪聲干擾進(jìn)行有效預(yù)防；對(duì)于感應(yīng)式干擾來說，外圍設(shè)備可以對(duì)同軸電纜進(jìn)行有效使用，或者是通過雙絞屏蔽線對(duì)設(shè)備信號(hào)線進(jìn)行替代，進(jìn)而對(duì)感應(yīng)式干擾進(jìn)行有效抑制及屏蔽；對(duì)于電源傳播式干擾來說，可以通過降低載波頻率對(duì)電磁噪聲干擾進(jìn)行有效抑制。

3.2 高次諧波干擾的措施

為了對(duì)高次諧波干擾進(jìn)行有效抑制，可以從下述幾方面入手：①可以在電源輸入側(cè)對(duì)電流濾波器進(jìn)行安裝，通過濾波器對(duì)高次諧波電流進(jìn)行有效降低；②可以在電流輸出端對(duì)電流濾波器進(jìn)行安裝，對(duì)變頻器運(yùn)行過程中的高次諧波進(jìn)行有效降低，進(jìn)而對(duì)異步電機(jī)的電磁噪聲問題進(jìn)行有效避免；③如果電源容量大于500kVA，并且容量高于變頻器10倍以上，那么就會(huì)引發(fā)電源阻抗減少、電源諧波增加等問題，導(dǎo)致變頻器的電容以及整流二極管等發(fā)生損壞，所以在實(shí)際工作過程中，需要將濾波器和適配電感器進(jìn)行結(jié)合運(yùn)用。圖2為交流諧波干擾的預(yù)防措施。

圖2 交流諧波干擾的預(yù)防措施圖

3.3 外部電氣干擾的措施

為了對(duì)外部設(shè)備的電磁干擾問題進(jìn)行有效解決，可以從兩方面入手：①可以將屏蔽設(shè)備安裝到外圍設(shè)備當(dāng)中；②可以將屏蔽裝置安裝到變頻器當(dāng)中。

外圍設(shè)備是電磁噪聲干擾的主要來源，所以可以在干擾源頭對(duì)屏蔽裝置進(jìn)行有效安裝，進(jìn)而降低電磁噪聲干擾。比如，直流繼電器是變頻器一種常見的外圍設(shè)備之一，它的輸入端連接著變頻器輸出端，為了對(duì)繼電器的電磁噪聲進(jìn)行有效防止，可以將電涌吸收管安裝到繼電器輸入端和變頻器輸出端當(dāng)中，利用電涌吸收管對(duì)電磁噪聲進(jìn)行有效吸收，進(jìn)而降低繼電器對(duì)變頻器的干擾性，確保變頻器可以順利運(yùn)行。

除了可以將抑制器以及屏蔽裝置等安裝到外圍設(shè)備當(dāng)中，也可以將抑制器安裝到變頻器自身當(dāng)中。比如，在變頻器當(dāng)中對(duì)濾波器進(jìn)行有效安裝，會(huì)對(duì)外圍設(shè)備的噪聲干擾信號(hào)進(jìn)行抑制、消除，進(jìn)而對(duì)電磁噪聲干擾進(jìn)行有效預(yù)防[3]。

4 結(jié)論

總而言之，要想提高工業(yè)生產(chǎn)水平、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，就必須對(duì)變頻器進(jìn)行合理運(yùn)用。對(duì)于相關(guān)工作人員來說，需要對(duì)電磁噪聲干擾、高次諧波干擾以及外部電氣干擾等問題進(jìn)行明確，并對(duì)濾波器、屏蔽裝置以及抑制器等進(jìn)行合理安裝。同時(shí)，也需要做好變頻器的安裝工作，對(duì)電路之間的纏繞以及交叉等問題進(jìn)行有效避免，通過金屬管對(duì)主電路線進(jìn)行包裹，并嚴(yán)格根據(jù)接地標(biāo)準(zhǔn)做好變頻器的接地處理工作，進(jìn)而增強(qiáng)變頻器運(yùn)行效果，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)以及社會(huì)等的穩(wěn)定發(fā)展。

[1]陳俊陽.變頻器電氣干擾原因及預(yù)防探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017（28）.

[2]程秉國(guó).變頻器電氣干擾原因及預(yù)防淺談[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（13）：137.

[3]孟凡龍，徐世章.變頻器電氣干擾原因及預(yù)防措施[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2014（22）.