变频器抗干扰技术

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1、引言: 在鼠笼式异步电动机的各种调速方式中，变频调速传动系统占有极其重要的地位，其具有强大的生命力。这类系统具有功率因数高、输出谐波小、起动平稳、调速范围宽等优点。由于变频器具有高效、节能和智能化的特点，因而成为电力电子技术和交流传动的重要组成部分。变频器大多运行于恶劣的电磁环境，且作为电力电子设备，内部由电子元器件、计算机芯片等组成，易受外界的一些电气干扰，其输入侧和输出侧的电压、电流含有丰富的高次谐波，投入运行既要防止外界干扰它，又要防止它干扰外界，即所谓的电磁兼容性。变频器的电磁兼容性问题解

2、决的好坏很大程度决定了交流变频调速传动系统的可靠性。因此电磁兼容性越来越成为需要迫切关切和解决的重要技术问题。变频调速传动系统的主要电磁干扰源及途径: 主要电磁干扰源 电磁骚扰，称电磁干扰(EMI)，是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁骚扰，以路的传导和以场的形式传播。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

3、说是一电磁干扰源。另一方面，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）射频干扰其次，共模干扰通过变频器的控制信号线

4、也会干扰变频器的正常工作。 电磁干扰的途径变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其它设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导、电磁辐射、感应耦合。具体为:首先对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加;并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其它设备;最后变频器对相邻的其它线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。抗电磁干扰的措施 据电磁性的基本原理，形成电

5、磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是应用措施系统最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的藕合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。 隔离所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是电源和放大器电路之间电源线上采用隔离变压

6、器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。 使所有的信号线很好地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入的干扰； 将不同种类的信号线隔离铺设（在不同一电缆槽中，或用隔板隔开），我们可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等。 模拟量信号（模人、摸出，特别是低电平的模人信号如热电偶信号，热电阻信号等）对高频的脉冲信号的抗干扰能力是很差的。建议用屏蔽双绞线连接，且这些信号线必须单独占用电线管或电缆槽，不可与其它信号在同一电缆管（或槽）中走线。 低电平的开关信号（一些状态干结点信号

7、），数据通信线路（RS232、EIA485等），对低频的脉冲信号的抗干扰能力比上种信号要强，但建议最好采用屏蔽双绞线（至少用双绞线）连接。此类信号也要单独走线，不可和动力线和大负载信号线在一起平行走线。 高电平（或大电流）的开关量的输入输出、CATV、电话线，以及其它继电器输入输出信号，这类信号的抗干扰能力又强于以上两种，但这些信号会干扰别的信号，因此建议用双绞线连接，也单独走电缆管或电缆槽。动力线AC220V、380V，以及大通断能力的断路器、开关信号线等，这些线的电缆选择主要不是依抗干扰能力，

8、而是由电流负载和耐压等级决定。 以上说明，同一类信号可能放在一条电缆管或槽中，相近种类信号如果必须在同一电缆槽中走线，则一定要用金属隔板将它们隔开。 还有一种隔离是将信号源同变频器在电气上进行隔离，这样，会大大地减小共模干扰对变频控制系统造成的危害。采用隔离放大器将信号的输入端子与变频器部分完全隔离（有的系统中采用隔离变压器，或继电器等方式隔离，对开关量则可以采用光电器件，或继电器进行隔离）。屏蔽 屏蔽就是用金属导体，把被屏蔽的元件，组合件，电话线，信号线包围起来。这种方法对电容性