在变频器电磁兼容性方面的探讨

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1、关于变频器电磁兼容性（EMC）方面的探讨电磁兼容性（EMC）是一项系统性的工程。由于电力应用当中，各种干扰源的电磁辐射很复杂，要完全消除电磁噪声干扰是不可能的，这就要采取许多技术措施，从各个途径减少干扰及防止干扰。首先，我们要知道电磁干扰的三要素：电磁干扰源、电磁干扰传播途径（传导、辐射、耦合）及接受的响应者。这三个要素在不同的场合有不同的表现，总的来说，根据电磁感应、趋肤效应、电磁振荡与电磁波传播等基本物理规律可知，电磁物理量随时间变化越快，越容易感生电磁干扰；频率越高越容易产生辐射；电磁场强度与距

2、离平方成反比；一些灵敏度高的未屏蔽电路容易产生耦合等。为了保证系统、设备和网络（必须具备最少的电磁辐射能级和最强的抗干扰性）免受外界的干扰源的干扰及同时产生干扰。在工程实践中广泛采用屏蔽、滤波、隔离、合理接地、合理布线、防雷等方法来抑制电磁噪声干扰，有时还采取回避和疏导技术进行处理，如空间方位分离、频率划分与回避、吸收和旁路等。对于变频器的应用环境，电磁干扰源、电磁干扰传播途径可分为电磁干扰（EMI）、电磁辐射（EMR）、射频干扰（RFI）、电磁脉冲（EMN）等。常见的控制策略与技术方案可分为以下几类

3、：（1）噪声传播通道控制。具体方法有接地、滤波、屏蔽、隔离、防雷、合理布线等，其中，正确合理的接地方法是至关重要的、第一位的。（2）噪声空间分离。具体方法有地点位置控制、自然空间位置隔离、方位角控制、电场矢量方向控制等。（3）噪声时间分离。具体方法有时间共用准则、信号脉冲同步、主动时间分隔、被动时间分隔等。（4）噪声频率管理。具体方法有滤波、频率管制、频率调制、数字传输、光电转换等。（5）电气隔离。具体方法有变压器隔离、光电隔离、继电器隔离、DC/DC变换等。对于变频器来说，电磁噪声干扰包括两个方面，

4、一是外部干扰，即外围设备及邻近设备的电磁噪声干扰变频器；二是内部干扰，即变频器本身产生的电磁噪声、泄漏电流和谐波等干扰外围设备及邻近设备。对于外部干扰，应采取相应对策，防止变频器本身和外围设备受到电磁噪声干扰的影响；抑制噪声通过电磁或静电方式的传播，以防止其作用于周边设备及其信号线上，引起设备误动作。对于内部干扰，应着手于变频器本身电磁兼容性的设计，其已不列入工程应用范围。谈到变频器的抗干扰问题，首先要了解干扰的来源、传播方式，然后再针对这些干扰采取不同的措施。一、变频器干扰的来源首先是来自外部电网的

5、干扰。电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后若不加处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰对变频器主要有(1)过压、欠压、瞬时掉电(2)浪涌、跌落(3)尖峰电压脉冲(4)射频干扰。1、晶闸管换流设备对变频器的干扰当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备

6、时，由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。它使变频器输入侧的整流电路有可能因出现较大的反向回复电压而受到损害，从而导致输入回路击穿而烧毁。2、电力补偿电容对变频器的干扰电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。其次是变频器自身对外部的干扰。变频器的整流桥对电网来说是非线性负

7、载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、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，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其它设备的干扰信号。（1）输入电流的波形变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。显然只有电源的线电压UL大于电容器两端的直

8、流电压UD时，整流桥中才有充电电流。因此，充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近，呈不连续的冲击波形式。它具有很强的高次谐波成分。有关资料表明，输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波分量是最大的，分别是50HZ基波的80％和70％。（2）输出电压与电流的波形绝大多数变频器的逆变桥都采用SPWM调制方式，其输出电压为占空比按正弦规律分布的系列矩形式形波；由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流十分接近于正弦波。但其中与载波频率相等的谐波分量仍是较大的。二、干