变频器电磁干扰的产生与预防

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1、.....变频器电磁干扰的产生与预防（姜洪松张朝江希杰（聊城）生物科技有限公司聊城市252000）【摘要】本文通过对电磁干扰的主要传播途径的介绍及对电磁传导干扰的产生机理的分析提出了抑制电磁干扰的措施，最后通过分析和解决变频器电磁干扰影响自动控制系统和现场仪表正常工作的工程案例指出了变频器电磁干扰的严重性，从而提出了在变频调速系统设计、制造和施工中应充分考虑电磁兼容性的建议。【关键词】变频器、电磁干扰、滤波器1前言近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速

2、和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。电机交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。但是由于变频器中普遍使用了晶闸管、整流二极管及大功率IGBT开关等非线性元器件，在使用中会产生大量谐波，从而干扰周围电器正常运行。变频器产生的干扰主要有三种：对电子设备的干扰、对通信设备的干扰及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰；对通信设备和无线电等产生的

3、干扰为放射干扰。如果变频器的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作。因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨2　变频调速系统的主要电磁干扰源及途径2.1　主要电磁干扰源电磁干扰也称电磁骚扰 （EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源

4、。2.2　电磁干扰的途径word格式.整理版.....变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁传导、辐射和感应耦合。具体为：①对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；②对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流，从而影响电器设备正常工作。下面分别加以分析。（1）电磁传导干扰变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。电磁传导干扰与辐射干扰相比，

5、其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入其他低压配电网络，使接自其它配电母线的电气设备成为远程的受害者。（2）电磁辐射干扰变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可

6、达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。（3）感应耦合干扰感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离

7、等因素有关。3电磁干扰的产生与抑制3.1电磁传导干扰的产生word格式.整理版.....实践表明，电磁传导干扰、电磁辐射干扰和感应耦合干扰三者之中对现场仪表和控制系统干扰最大的是线路传导噪声，其次是电磁辐射干扰，最后才是感应耦合干扰。因此在这里仔细分析一下电磁传导干扰的机理，从而找出抑制传导干扰的方法。线路传导噪声的产生机理如图1所示：图1变频器线路传导噪声产生示意图ttUIs图2变频器输出电压U和噪声电流Is的波形图寄生电容Cp存在于电机电缆和电机内部，因此变频器的PWM输出电压波形通过寄