变频控制系统的干扰源分析及抗干扰措施

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摘要：随着经济科技的发展和进步，各行各业都受到新技术的影响，变频控制技术也得到一定程度的发展，此技术在工业中应用越来越广泛，其可靠性直接影响着设备的良好运行以及安全。在变频控制系统中，设备很容易受到干扰，从而影响设备的正常运行，那么，如何有效的降低干扰源对变频控制系统的影响成为保证设备良好运行必须要解决的问题。

关键词：变频控制系统；干扰源；抗干扰措施；

中图分类号： C35 文献标识码： A

1. 变频控制系统的主要干扰源

变频控制系统的干扰源大概可以分成三种，其中包括外部电网的干扰、晶闸管换流设备对变频控制系统的干扰、电力补偿电容对变频控制系统的干扰以及变频器自身对外部的干扰。

1.1外部电网的干扰

电网中存在的谐波主要有各种整流设备、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，其收到的干扰大多是因为变频控制系统的供电电源，在上述提到的那些设备中，都会导致电网里的电压、电流的波形发生畸变，进而干扰了电网中的其他设备，从而造成不同程度的危害。如果对电网中畸形电流不予理睬，那么就会导致电网里的噪音通过电网的电源电路对变频控制系统产生干扰。其产生干扰的形式主要包括欠压、过压、跌落、瞬时掉电;浪涌、射频干扰以及夹缝电压脉冲等。

1.2晶闸管换流设备对变频控制系统的干扰

如果在供电网络中存在darn改良的晶闸管换流设备，那么由于晶闸管大多会在一定时间内发生导通,这就很容易发生电压的波形失真或者电压出现凹口。这种现象会导致变频控制系统输入侧的整流电路因为有反向回复电压遭受损害，致使输入回路击穿，使变频系统烧毁。

1.3电力补偿电容对变频控制系统的干扰

因为电力相关部门对功率因数有所规定，所以，很多的用户都会在使用电容补偿的方式提高功率因数。而在此过程中，网络电压很有可能出现高峰值，导致变频控制系统二极管无法承受反向电压而击穿。

1.4变频器自身对外部的干扰

变频控制系统中的整流桥产生的谐波和它供电电源中的其他设备对变频控制系统产生直接干扰。由于其输出端的谐波频次比较高，这样，就会通过辐射、地线、感应等方式对设备产生严重的干扰。其中包括静电耦合干扰、电波辐射干扰、电源传导干扰以及电磁感应干扰四种。

1.4.1静电耦合干扰。

这是因为干扰源电缆以及周围的线路之间的电容耦合造成的，干扰的程度和电容成正比关系。

1.4.2电波辐射干扰。

这种干扰是因为变频器会辐射电波，这些电波会对线路产生影响，干扰线路。干扰程度与电磁波辐射源和受感物之间的距离以及电磁波的大小有关。

1.4.3电磁感应干扰。

指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。干扰的大小取决于干扰源电缆产生的磁通大小，控制电缆形成的闭环面积和干扰电缆间的相对角度。

1.4.4电源线传导干扰。

有的设备和变频器是使用相同的电源，这也会导致变频器对其他设备产生一定程度上的干扰。

2. 干扰信号的传播方式

变频控制系统可以产生比较大的功率谐波。因为功率相对很大, 所以，对系统的其它设备的干扰也比较大,它的干扰途径与其它电磁干扰的途径是相同的,大概可以分成感应耦合、传导 (即电路耦合)、电磁辐射。下面就对其干扰过程进行详细阐述：

干扰产生的第一步就是变频系统对电气设备、电子设备造成电磁辐射，然后其对电动机造成电磁噪声的影响，导致电机铜耗以及铁耗量增多，同时，其会将干扰传到电源，通过配电网络又传给了其他的设备，最后其对相邻的线路产生了耦合感应，出现干扰电流或者干扰电压。

干扰信号的传播方式可以分为三种，分别是电路耦合方式、感应耦合方式以及空中辐射方式，下面对干扰信号的这三种传播方式进行详细的阐述：

2.1电路耦合方式

此方式是通过电源网络进行传播的。因为输入的电流不是正弦波，所以，一旦变频控制系统的容量增大，会导致网络电压发生畸变，从而影响到设备的正常运行，与此同时，输出端产生的传导干扰导致电机铁损、铜损大幅的增多,降低了电机运转性能。这也是变频控制系统输入电流干扰信号一个主要的传播的方式。

2.2感应耦合方式

当变频控制系统的输入电路或输出电路与其它设备的电路比较靠近时,变频控制系统的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其它设备中。感应的方式分为两种：1）电磁感应方式；2）静电感应方式,

2.3空中幅射方式

空中辐射，即：以电磁波方式向空中幅射。

3.变频控制系统的抗干扰措施

3.1隔离

我们通常所说的隔离指的是将容易受到干扰的部分和干扰源分离，使其不会产生电方面的联系。在变频调速传动系统中，一般是在放大器电路以及电源之间的电源线上采用隔离变压器，阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度。

3.2滤波

在整个线路系统中，信号通过变频控制器传到电动机或者电源上，为了抑制干扰常常会设置滤波器。为了降低电磁产生的损耗及声音，在变频器控制系统的输出侧可以设置滤波器，为了降低电源造成的干扰，可以在变频控制系统的输入侧增加滤波器。如果在线路中存在敏感的电子设备，可以在电源线上安装电源噪声滤波器来避免传导干扰。在变频控制系统中，其输出和输入电路除了以上提到的谐波外，还有很多频率非常高的谐波电流，它们会用不同的方式将能量传播，对其它的设备造成干扰。滤波器的原理就是削弱比较高的频率的谐波分量，从而抑制干扰。这种抗干扰设备可以分成电感线圈组成的滤波器和高频电容组成的辐射滤波器，辐射滤波器可以吸收频率非常高的辐射能量的谐波。输出滤波器,由电感线圈构成。这种滤波器能够非常有效地将输出电流里面的高次谐波进行削弱处理，在抗干扰的前提下又可以降低电动机里面因为高次谐波电流造成的附加转矩。

3.3屏蔽干扰源

屏蔽干扰源是常用的一种方法。

(1)首先，变频控制系统的本身是用铁做成的外壳，可以屏蔽其他电磁干扰以及自身电磁的泄露；

(2)外部信号控制变频控制系统时,由于外部配线之间存在互感和分布电容,进行信号传送时会产生干扰。为了防止或减少外部配线的干扰,交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆。集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线要使用屏蔽电缆,屏蔽电缆在输入、输出侧要悬空, 而控制器侧要接地。配线在30米以下的短距离时,直流和交流输入、输出信号线最好不要使用同一电缆,如果要走同一配线管时,输入信号要使用屏蔽电缆。对于控制器的接地线要与电源线或动力线分开,输入、输出信号线要与高电压、大电流的动力电缆线分开配线。

3.4合理布线

对于通过感应方式传播的干扰信号,可以通过合理布线的方式来削弱。具体方法如下:(1)设备的电源线和信号线应当远离变频控制系统的输入、输出线；(2)其它设备的电源线和信号线应避免和变频控制系统的输入、输出线平行。

结束语：变频控制系统中存在的干扰是个非常复杂难以应对的难题，所以，在抗干扰设计时应当全面考虑各方面的影响，有效合理地来抑制干扰，对症下药，方可有效的控制变频控制系统中的干扰因素，从而使系统能够良好运行。文章对变频控制系统中存在的干扰进行了分析，并且对解决措施提出了自己的意见，希望对相关行业能够起到一定的帮助作用。

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