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变频器应用中的抗干扰措施
 

变频器应用中的抗干扰措施王瑞阳(温州职北技术学院浙江温州一些抗千扰的具体措施,这些方法简单、实用,且效果也较为明显:近年来,由于电力电子技术的飞速发展,使交流调速迅速发展,交流电动机与直流电动机相比,有结构简单、牢同、成本低廉等许多优点,但是调速困难。现在有实用和先进的交流电动机调速控制理论,与电力电子技术、微电子技术相结合,已很好地解决了交流电动机的调速问题,这其中,发展最快的便是电动机变频调速技术u交流电动机分同步电动机和异步电动机,对于同步电动机,其转速为:n=60f/p而对于异步电动机,其转速为:n=60f(l-s)/p:s*转差率。

  从上式可以看出,改变极对数p、转差率s和调节频率f都可以调速。对于同步电动机,运行中改变极对数p会引起失步;对于异步电动机,改变极对数P是有级调速,改变转差率S大部分是耗能调速,唯有改变频率f是交流电动机较为理想的无级调速方式。

  1变频器使用对电源及其他设备的干扰变频器正是这种调速方式的执行者。变频器的优良性能使其在工业中得到越来越广泛的应用。但是,在工业现场享受便捷的同时,对其他设备、检测元件、控制器件甚至整个控制系统产生干扰,而且这种干扰是不可避免的。由变频器的组成原理可知,变频器的输人部分为整流电路,输出部分为逆变电路,它们都是由起开关作用的非线性元件组成的,而在开断电路的过程中,都会产生高次谐波,从而使其输人电源和输出电压波形产生畸变。

  1.1输入电流的波形入侧是整流和滤波电路。显然,只有电源的线电压U1大于电容器两端的直流电压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。如所示,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次谐波的分量是很大的(如所示)。

  如(b)所示。

  输出电压与电流的波形输入电流波形1.2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波,如(a)所示;由于电动机定子绕组的电感性质,定子电流十分接近正弦波。但其中与载波频率相同的谐波分量仍是较大的。

  使用容量较小的变频器,高次谐波的影响较小。但当使用的变频器的容量较大或数量较多时,产生的由高次谐波电流引起的高次谐波干扰就必须加以处理,否则将对其他设备和检测元件产生干扰,严重时可能使这些设备产生误动作,引起整个控制系统故障。根据英国的ACE报告,各种对象对高次谐波的敏感程度为,电动机:在10%20%以下无影响;仪表:电压畸变10%,电流畸变10%,误差在1%以下;电子开关:超过10%会产生误动作;计算机:超过5%会出错。

  丁业现场中,必须采取适当措施降低干扰,把干扰抑制在允许的范围内。

  输入电波谐波分析2变频器应用中的抗干扰措施为了抑制变频器使用时对其他设备、检测元件及控制器件的干扰,可采取两个基本方法。

  2.1查出干扰的传播途经,然后将其切断通过共用的接地线传播干扰是千扰传播的最普遍的方式,将动力线的接地与控制线的接地分开是切断这一途径的根本方法,即将动力装置的接地端子接到地线上,将控制装置的接地端子接到该装置的金属外壳上。

  信号线靠近有干扰源电流的导线时,干扰会被诱导到信号线上,使信号线上的信号受到干扰,布线分离对消除这种千扰行之有效,实际T程中把高压电缆、动力电缆、控制电缆常常与仪表电缆,计算机电缆分开走线,分走不同的桥架就是这个原因,即使是变频器的控制线也最好与其主回路线以垂直的方式走线。

  2.2抑制干扰源上的高次谐波⑴在变频器前侧安装线路电抗器,可抑制电源侧过电压,并能降低由变频器产生的电流畸变,避免使主电源受到严重干扰。该方案价格便宜,但限制谐波的效率有限,且电抗太大时会产生无法接受的电压降损失。

  在变频器前加装LC电路无源滤(非屏蔽)时,为了防止电机启动时的瞬时过电压,减少电机对地的泄漏电流和噪声,保护电动机,在变频器与电机之间安装电杭器。

  具体安装接线如所示,其中,F1A/F1B:2单元抗射频干扰滤波器;1L:线路电抗器;IM:电机电抗器。

  对于干扰的传播途径,如果环境对辐射干扰敏感的话,应对电机电力电缆屏蔽,在变频器处,采用不锈泾卡环使屏蔽层与安装板连接而接地,以限制射频干扰,也可把电缆穿在金属管路之中。

  对于干扰源上的高次谐波,导电安装板(不锈钢)应与动力电缆的屏蔽层相连结,确保滤波器、变频器和屏蔽层之间接地等电位。

  3结束语采用上述措施后,根据现场使用的情况测试,高频的辐射电流被限制在本系统内部,向外的辐射大大减弱,离系统2m的范围内干扰比较明显,而2m以外则很快减弱。

  波器,滤掉高次谐波。滤波器包括很多级,每一级滤掉相应的高次谐波,通常滤掉5次和7次谐波,但该方法完全取决于电源和负载,灵活性小。

  加装与负载和电源并联的有源补偿器,通过自动产生反方向的滤波电流来消除电源和负载中的正向谐波电流。

  当设备的附近环境受到电磁干扰时,应装设抗射频十扰滤波器,可减少主电源的传导发射,且要采取措施屏蔽电机电缆。

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