李成軍

摘要：變頻器有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，因此變頻器在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，隨之其干擾問題逐漸引起人們的重視。本文重點(diǎn)介紹了變頻器應(yīng)用中干擾產(chǎn)生的來源及傳播途徑，提出了抗干擾的解決方法，并闡述了在變頻器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝中減小干擾的具體措施和方法。

關(guān)鍵詞：變頻器應(yīng)用干擾方法

中圖分類號(hào)：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0088-01

1變頻器的應(yīng)用

現(xiàn)代化的工業(yè)擁有許多大型電子電氣設(shè)備。由于電子電氣設(shè)備工作的特點(diǎn)，要求電動(dòng)機(jī)必須具有超強(qiáng)的調(diào)速功能。以前，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速一直是個(gè)難題，調(diào)速性能要求比較高的電動(dòng)機(jī)都采用直流調(diào)速的方式，但直流調(diào)速機(jī)有著諸如調(diào)速機(jī)體積大、噪聲大、維修困難、耗電量大等缺點(diǎn)，逐漸不再適應(yīng)生產(chǎn)的需要。

變頻器調(diào)速技術(shù)融合了自動(dòng)化、微電子、電氣等多種高新技術(shù)。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的磨損，從而延長了設(shè)備和電機(jī)的壽命。變頻調(diào)速機(jī)的應(yīng)用不但可以提高生產(chǎn)機(jī)械的精度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，而且變頻調(diào)速系統(tǒng)還具有顯著地節(jié)能效果。隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展，變頻器在交流電動(dòng)機(jī)中的使用越來越多，逐漸替代了直流調(diào)速機(jī)等其他調(diào)速設(shè)備。

2應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決方法

隨著變頻器的廣泛應(yīng)用，隨之出現(xiàn)的問題也越來越多。主要表現(xiàn)在：電磁干擾、振動(dòng)、發(fā)熱等方面。本文針對(duì)以上問題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)解決方法。

2.1 電磁干擾

2.1.1 主要電磁干擾源和干擾途徑

電磁干擾是以外部噪聲和無用信號(hào)的形式在接收中所造成的干擾。主要包括外部組件對(duì)變頻器的干擾和變頻器對(duì)外部組件的干擾兩個(gè)方面。其干擾途徑主要分電磁輻射、傳導(dǎo)和感應(yīng)耦合三種。

（1）外部組件對(duì)變頻器的干擾。變頻器的整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、照明設(shè)備等對(duì)整個(gè)局域電網(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。主要是這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對(duì)電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生有害的干擾。變頻器的供電電源受到電網(wǎng)中畸變的波形干擾后，若置之不理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器，使其不能正常工作。

（2）變頻器對(duì)外部組件的干擾。變頻器相對(duì)整個(gè)局域電網(wǎng)來說也是非線性負(fù)載，因此變頻器也對(duì)周圍其他組件產(chǎn)生干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)居于電網(wǎng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來說也是一個(gè)電磁干擾源。

2.1.2 抗電磁干擾的措施

產(chǎn)生電磁干擾必須同時(shí)具備電磁干擾源、干擾途徑、對(duì)易受干擾的組件三個(gè)要素。電磁干擾源和易受干擾的組件都是電網(wǎng)系統(tǒng)中不可缺少的部分，為防止干擾，主要是采用硬件抗干擾措施切斷干擾的傳播途徑或者直接在干擾源上采取措施直接切斷或減弱干擾源的干擾外泄。其他的輔助措施還有采取措施降低易受干擾組件對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。

具體措施在工程上可采用空間隔離、加裝濾波裝置、干擾信號(hào)屏蔽、正確接地等方法。

（1）空間隔離。在實(shí)際的工程布局時(shí)，最好將變頻器單獨(dú)放置，盡量將變頻器遠(yuǎn)離其他易受干擾的設(shè)備，使其產(chǎn)生的電磁干擾在到達(dá)最近的電子設(shè)備的時(shí)候減弱至影響可忽略的程度。但是由于受區(qū)域面積的限制，單獨(dú)放置的變頻器顯然不太現(xiàn)實(shí)，應(yīng)盡量將易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開放置，中間布局不易受干擾的其他設(shè)備，比如將動(dòng)力配電柜放在變頻器與弱電控制設(shè)備之間以減小干擾的影響。

（2）濾波裝置。變頻器在實(shí)際工作中產(chǎn)生大量高次諧波，對(duì)局域電網(wǎng)及其組件產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，使電網(wǎng)波形嚴(yán)重變形，可能造成電網(wǎng)壓降過大。由于電網(wǎng)功率因數(shù)較低，大功率的變頻器更容易產(chǎn)生更大的影響。主要的解決方法是采用無功補(bǔ)償裝置，調(diào)節(jié)功率因數(shù)，還可以在變頻器輸出側(cè)和輸入側(cè)加裝濾波器來減弱電磁干擾通過電源線傳導(dǎo)到電源和電動(dòng)機(jī)。

（3）干擾屏蔽。最好的屏蔽方式變頻器完全封閉在金屬殼內(nèi)，然后金屬殼再接地，這樣基本上就能保證變頻器對(duì)外界的輻射干擾減小到最小值，使其對(duì)電子線路和設(shè)備的影響減到最低。另外，變頻器是由極精細(xì)的微處理器等集成電路組成的，對(duì)其他組件產(chǎn)生的電磁干擾比較敏感，很容易由此引起嚴(yán)重的錯(cuò)誤。其他組件的電磁干擾從變頻器控制電纜為途徑進(jìn)入，所以要對(duì)電纜采取較強(qiáng)的抗干擾措施。一般措施是：模擬量控制線路一定要使用屏蔽線，屏蔽層?？拷冾l器一側(cè)應(yīng)接控制電路的公共端，而不能接在變頻器的接地端或者直接接地。屏蔽層的另一端懸空處理就可以。

（4）正確接地。正確的接地方式對(duì)變頻器的正常運(yùn)行至關(guān)重要。當(dāng)變頻器與其他設(shè)備或多臺(tái)變頻器同時(shí)需要接地時(shí)，所有設(shè)備應(yīng)單獨(dú)分開接地，而不能將一臺(tái)或者多臺(tái)設(shè)備的接地端連接后再接地。這樣就減少了變頻器和其他設(shè)備之間的相互干擾，使變頻器和其他設(shè)備能夠正常工作，發(fā)揮更好的作用。

2.2 振動(dòng)干擾

變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波引起的磁場會(huì)對(duì)許多機(jī)械部件產(chǎn)生電磁策動(dòng)力，策動(dòng)力的頻率如果和某些機(jī)械部件的頻率接近或相等，就會(huì)產(chǎn)生電磁原因?qū)е碌恼駝?dòng)。

減弱或消除振動(dòng)的方法主要是在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間接入交流電抗器，主要是為了減弱變頻器輸出電流中的高次諧波。此電抗器一定要安裝在距離變頻器最近的地方，以減少引線的距離。

2.3 發(fā)熱問題

由于變頻器長時(shí)間工作和部件老化等原因不可避免的產(chǎn)生多余的不能擴(kuò)散的熱量會(huì)給變頻器帶來很嚴(yán)重的問題，其中98%的熱量是主電路產(chǎn)生的，其他部分產(chǎn)生的熱量很少。為保障變頻器正常可靠地運(yùn)行，必須對(duì)變頻器進(jìn)行降溫。主要方法有以下幾點(diǎn)。

（1）采用風(fēng)扇散熱。利用變頻器箱體的內(nèi)部風(fēng)扇可將變頻器內(nèi)部的熱量帶走。也可以在設(shè)備機(jī)房設(shè)置循環(huán)風(fēng)扇通過循環(huán)風(fēng)來給變頻器降溫。

（2）調(diào)節(jié)環(huán)境溫度。變頻器是極精細(xì)的電子設(shè)備，包含多種電子元件和電解電容等組件，溫度的高低直接影響著其使用壽命的長短。一般變頻器的運(yùn)行環(huán)境一般要求在-10～50℃之間，如果能降低變頻器運(yùn)行的環(huán)境溫度，既延長了變頻器的使用壽命，又能保障設(shè)備性能的穩(wěn)定。所以比較重要的設(shè)備機(jī)房都會(huì)設(shè)有專門的散熱冷卻系統(tǒng)，主要包括加裝空調(diào)、加裝風(fēng)道、加裝水冷設(shè)備。

3結(jié)語

通對(duì)變頻器運(yùn)行過程中存在的干擾問題的分析，提出了解決這些問題的實(shí)際方法和措施。隨著變頻器相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，變頻器應(yīng)用存在的干擾問題有望通過變頻器本身的設(shè)計(jì)來解決。

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