在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中,隨著變頻器等電力電子裝置的廣泛使用
,系統(tǒng)的電磁干擾(EMI)日益嚴重,相應(yīng)的抗干擾設(shè)計技術(shù)(即電磁兼容EMC)已經(jīng)變得越來越重要一
、變頻器干擾的來源首先是來自外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器
。電網(wǎng)中存在大量諧波源如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備,非線性負載及照明設(shè)備等1、晶閘管換流設(shè)備對變頻器的干擾
當供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有容量較大的晶閘管換流設(shè)備時
2
、電力補償電容對變頻器的干擾電力部門對用電單位的功率因數(shù)有一定的要求
,為此,許多用戶都在變電所采用集中電容補償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)。在補償電容投入或切出的暫態(tài)過程中,網(wǎng)絡(luò)電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值,其結(jié)果是可能使變頻器的整流二極管因承受過高的反向電壓而擊穿。其次是變頻器自身對外部的干擾
。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負載,它所產(chǎn)生的諧波對同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù),當工作于開關(guān)模式且作高速切換時,產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此變頻器對系統(tǒng)內(nèi)其它的電子、電氣設(shè)備來說是一電磁干擾源。變頻器的輸入和輸出電流中
,都含有很多高次諧波成分。除了能構(gòu)成電源無功損耗的較低次諧波外,還有許多頻率很高的諧波成分(1)輸入電流的波形變頻器的輸入側(cè)是二極管整流和電容濾波電路
(2)輸出電壓與電流的波形絕大多數(shù)變頻器的逆變橋都采用SPWM調(diào)制方式,其輸出電壓為占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形式形波
二
變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波,由于功率較大
(1)電路耦合方式即通過電源網(wǎng)絡(luò)傳播
(2)感應(yīng)耦合方式當變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設(shè)備的電路挨得很近時
a
b
(3)空中幅射方式即以電磁波方式向空中幅射
三、變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾對策
根據(jù)電磁性的基本原理
1
2
(1)輸入濾波器通常又有兩種:
a
b
(2)輸出濾波器也由電感線圈構(gòu)成。它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分
a
b、輸出濾波器由LC電路構(gòu)成時
,濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè),必須與電動機側(cè)相接。3
、屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽,不讓其電磁干擾泄漏;輸出線最好用鋼管屏蔽,特別是以外部信號控制變頻器時,要求信號線盡可能短(一般為20m以內(nèi)),且信號線采用雙芯屏蔽,并與主電路線(AC380V)及控制線(AC220V)完全分離,決不能放于同一配管或線槽內(nèi),周圍電子敏感設(shè)備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效4
對于變頻器
5、采用電抗器
在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波分量(5次諧波、7次諧波
、11次諧波、13次諧波等所)所占的比重是很高的,它們除了可能干擾其他設(shè)備的正常運行之外,還因為它們消耗了大量的無功功率,使線路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。根據(jù)接線位置的不同,主要有以下兩種:(1)電抗器串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其主要功能有:
a
、通過抑制諧波電流,將功率因數(shù)提高至(0.75-0.85);b
、削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊;c、削弱電源電壓不平衡的影響
。(2)直流電抗器串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間
。它的功能比較單一,就是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在提高功率因數(shù)方面比交流電抗器有效,可達0.95,并具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點。6、合理布線
對于通過感應(yīng)方式傳播的干擾信號
,可以通過合理布線的方式來削弱。具體方法有:(1)設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)量遠離變頻器的輸入、輸出線
;(2)其他設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)避免和變頻器的輸入
、輸出線平行;四
、結(jié)論通過對變頻器應(yīng)用過程中干擾的來源和傳播途徑的分析
,提出了解決這些問題的實際對策,隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用,重視變頻器的EMC要求電 話:010-69387581
、010-69386753、010-69388772郵 箱:heyuankedian@163.com
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