变频器应用中的干扰问题及解决方法

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摘要：变频器有着诸多的优点，因此变频器在工业中的应用越来越广泛，随之其干扰问题逐渐引起人们的重视。本文重点介绍了变频器应用中干扰产生的来源及传播途径，提出了抗干扰的解决方法，并阐述了在变频器应用系统设计和安装中减小干扰的具体措施和方法。

关键词：变频器 应用 干扰 方法

中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0088-01

1 变频器的应用

现代化的工业拥有许多大型电子电气设备。由于电子电气设备工作的特点，要求电动机必须具有超强的调速功能。以前，交流电动机调速一直是个难题，调速性能要求比较高的电动机都采用直流调速的方式，但直流调速机有着诸如调速机体积大、噪声大、维修困难、耗电量大等缺点，逐渐不再适应生产的需要。

变频器调速技术融合了自动化、微电子、电气等多种高新技术。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的磨损，从而延长了设备和电机的寿命。变频调速机的应用不但可以提高生产机械的精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，而且变频调速系统还具有显著地节能效果。随着变频器技术的发展，变频器在交流电动机中的使用越来越多，逐渐替代了直流调速机等其他调速设备。

2 应用中出现的问题及解决方法

随着变频器的广泛应用，随之出现的问题也越来越多。主要表现在：电磁干扰、振动、发热等方面。本文针对以上问题进行分析并提出相应解决方法。

2.1 电磁干扰

2.1.1 主要电磁干扰源和干扰途径

电磁干扰是以外部噪声和无用信号的形式在接收中所造成的干扰。主要包括外部组件对变频器的干扰和变频器对外部组件的干扰两个方面。其干扰途径主要分电磁辐射、传导和感应耦合三种。

（1）外部组件对变频器的干扰。变频器的整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、照明设备等对整个局域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。主要是这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生有害的干扰。变频器的供电电源受到电网中畸变的波形干扰后，若置之不理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器，使其不能正常工作。

（2）变频器对外部组件的干扰。变频器相对整个局域电网来说也是非线性负载，因此变频器也对周围其他组件产生干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对居于电网内其他的电子、电气设备来说也是一个电磁干扰源。

2.1.2 抗电磁干扰的措施

产生电磁干扰必须同时具备电磁干扰源、干扰途径、对易受干扰的组件三个要素。电磁干扰源和易受干扰的组件都是电网系统中不可缺少的部分，为防止干扰，主要是采用硬件抗干扰措施切断干扰的传播途径或者直接在干扰源上采取措施直接切断或减弱干扰源的干扰外泄。其他的辅助措施还有采取措施降低易受干扰组件对干扰信号的敏感性。

具体措施在工程上可采用空间隔离、加装滤波装置、干扰信号屏蔽、正确接地等方法。

（1）空间隔离。在实际的工程布局时，最好将变频器单独放置，尽量将变频器远离其他易受干扰的设备，使其产生的电磁干扰在到达最近的电子设备的时候减弱至影响可忽略的程度。但是由于受区域面积的限制，单独放置的变频器显然不太现实，应尽量将易受干扰的弱电控制设备与变频器分开放置，中间布局不易受干扰的其他设备，比如将动力配电柜放在变频器与弱电控制设备之间以减小干扰的影响。

（2）滤波装置。变频器在实际工作中产生大量高次谐波，对局域电网及其组件产生严重干扰，使电网波形严重变形，可能造成电网压降过大。由于电网功率因数较低，大功率的变频器更容易产生更大的影响。主要的解决方法是采用无功补偿装置，调节功率因数，还可以在变频器输出侧和输入侧加装滤波器来减弱电磁干扰通过电源线传导到电源和电动机。

（3）干扰屏蔽。最好的屏蔽方式变频器完全封闭在金属壳内，然后金属壳再接地，这样基本上就能保证变频器对外界的辐射干扰减小到最小值，使其对电子线路和设备的影响减到最低。另外，变频器是由极精细的微处理器等集成电路组成的，对其他组件产生的电磁干扰比较敏感，很容易由此引起严重的错误。其他组件的电磁干扰从变频器控制电缆为途径进入，所以要对电缆采取较强的抗干扰措施。一般措施是：模拟量控制线路一定要使用屏蔽线，屏蔽层。靠近变频器一侧应接控制电路的公共端，而不能接在变频器的接地端或者直接接地。屏蔽层的另一端悬空处理就可以。

（4）正确接地。正确的接地方式对变频器的正常运行至关重要。当变频器与其他设备或多台变频器同时需要接地时，所有设备应单独分开接地，而不能将一台或者多台设备的接地端连接后再接地。这样就减少了变频器和其他设备之间的相互干扰，使变频器和其他设备能够正常工作，发挥更好的作用。

2.2 振动干扰

变频器运行时产生的高次谐波引起的磁场会对许多机械部件产生电磁策动力，策动力的频率如果和某些机械部件的频率接近或相等，就会产生电磁原因导致的振动。

减弱或消除振动的方法主要是在变频器和电动机之间接入交流电抗器，主要是为了减弱变频器输出电流中的高次谐波。此电抗器一定要安装在距离变频器最近的地方，以减少引线的距离。

2.3 发热问题

由于变频器长时间工作和部件老化等原因不可避免的产生多余的不能扩散的热量会给变频器带来很严重的问题，其中98%的热量是主电路产生的，其他部分产生的热量很少。为保障变频器正常可靠地运行，必须对变频器进行降温。主要方法有以下几点。

（1）采用风扇散热。利用变频器箱体的内部风扇可将变频器内部的热量带走。也可以在设备机房设置循环风扇通过循环风来给变频器降温。

（2）调节环境温度。变频器是极精细的电子设备，包含多种电子元件和电解电容等组件，温度的高低直接影响着其使用寿命的长短。一般变频器的运行环境一般要求在-10～50℃之间，如果能降低变频器运行的环境温度，既延长了变频器的使用寿命，又能保障设备性能的稳定。所以比较重要的设备机房都会设有专门的散热冷却系统，主要包括加装空调、加装风道、加装水冷设备。

3 结语

通对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法和措施。随着变频器相关技术的发展，变频器应用存在的干扰问题有望通过变频器本身的设计来解决。

参考文献

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