变频器干扰产生原因及解决方法

孙宪国

【摘 要】本文主要分析变频器干扰的产生原因及危害，针对变频器电磁干扰的严重性进行研究，并探讨如何有效抑制变频器谐波对其它设备造成干扰以及抑制电磁辐射和变频器谐波对设备造成干扰的解决方法。近几年以来，随着我国计算机技术、自动控制技术、电力技术的快速发展，控制技术和交流传动已经渐渐成为现阶段发展最为迅速的技术，例如计算机数字控制技术已经取代了模拟控制技术及交流调速技术已经取代了直流调速，成为国内主要发展的趋势。而电子计算机交流变频调速技术是目前改善工艺流程、节电以改善环境、提升产品质量、进一步推动技术发展的重要手段。

【关键词】变频器 干扰 产生原因 危害 措施

1变频器干扰产生的因素及危害

1.1变频器干扰产生的因素

变频调速凭借其优异的起制动和调速的性能、高功率因数、高效率、节电以及适用范围广和其它多种优点而被国内外广泛的认为其调速方式具有长远的发展前途。但由于变频器中一般使用了整流二极管、大功率IGBT及晶闸管开关等多种非线性元器件，在使用过程中会产生大量的谐波，继而对周围电器正常运行造成了干扰。变频器在使用过程中产生的干扰主要有以下三种，即对电子通信设备和电子设备、无线电等产生的干扰。对无线电和通信设备等产生的干扰主要是放射干扰，对自动控制装置和计算机等电子设备产生的干扰为感应干扰。一旦变频器干扰的问题没有采取合理的方法解决，不仅系统难以正常运行，而且会间接影响到其他电气设备、电子正常运行的工作。因此，目前主要的问题是如何对变频器应用系统的干扰问题进行研究。

1.2变频器干扰产生的危害

变频器中一般采用整流二极管或晶闸管等非线性整流器件，其产生的谐波对电网将产生传导干扰，造成电压电网畸变（总谐波电压畸变率采用THDV表示，变频器产生谐波的电压畸变率通常在20%至40%之间），对电网的供电质量构成影响。变频器干扰产生的危害主要有以下五点，①变频器产生的谐波会导致电网中局部的并联谐振或串联，继而放大谐波；②产生的谐波会导致电网中的电器元件发生附加的损耗，从而降低了用电设备及输变电的效率；③电磁辐射干扰或者谐波会引起继电器保护装置的误动作，导致电气仪表计量准确率过低，甚至难以正常的工作。④谐波能借助电网传导到其它的用电器（在电路中消耗大量电能的装置），导致很多的电气设备无法正常工作，例如变频器产生的谐波会使变压器发生机械振动，使变压器局部过热、绝缘老化，甚至缩短其使用的寿命、损坏；还会干扰电器设备硬件或者内部软件，使其无法正常运转。

2控制变频器干扰的解决方法

2.1抑制变频器谐波对其它设备造成干扰的解决方法

为了大幅度减少变频器工作中对外设备造成的影响，主要有以下方法：①针对输出电抗器：主要采用在变频器至电动机之间提升交流电抗器的方式，其目的是在能量传输过程中减少线路中产生的电磁辐射以及变频器的输出；②针对增加直流/交流电抗器：主要采用交流/直流电抗器后，进线电流的电压畸变率降低了40%至50%，几乎是不加电抗器谐波电流的50%左右；③针对多相脉冲整流：在具备相应的条件情况下或要求谐波限制在比较小的情况下，能应用多相整流的方法来解决谐波对其它设备造成的干扰。其缺点是需要专用的整流器和变压器，不利于改造设备，其产生的价格比较高。

2.2抑制电磁辐射和变频器谐波对设备造成干扰的解决方法

以上所阐述的方法主要是减少变频器工作的时候对外设备造成的影响，但不是消除变频器的对外干扰，在变频器（不同的品牌产生的干扰程度也有差异性）干扰比较重的场合过程中，常用的方法主要有以下三种，首先，应用滤波模块或者组件：如今，市面上有多种专门的抗传导干扰滤波器模块或者相应的组件，其具有比较强的抗干扰性能，还能有效预防用电器本身的干扰传导给电源；其次，应用具备开关电源的仪表等多种低压设备：普遍开关电源的抗电源传导干扰的性能都较强，主要是因为开关电源系统内部中绝大多数也应用了相关的滤波器。因此，在选用控制用电器的时候或者选用控制系统的电源设备，尽可能选用具备开关电源类型的；最后，从做好信号线的抗干扰来看：信号线主要承担着控制信号和检测信号传输的任务，信号传输的质量对整个控制系统的稳定性、准确性和可靠性有直接的关系。因此，相关研究人员需要重视信号线抗干扰的问题。信号线上的干扰主要是电磁辐射，主要有共模干扰和常态干扰这两种。

（1）共模干扰。共模干扰主要是信号线上所共有的干扰信号，普遍是由于控制系统的接地端和被测信号的接地端存有电位差所造成的，这种干扰在两条信号线的幅值、周期基本相等，因此，选用以上的方法难以抑制或者消除。主要抑制共模干扰的方法有三种：①选用光电隔离的方式，能很好的消除共模干扰；②选用屏蔽线的时候，如果两端接地，很容易产生干扰，所以采用一端接地的方法可有效抑制干扰；③选用双差分输入的差动放大器，其具备较高的共模抑制比；②将输人线绞合，能有效降低共模干扰，因为主要改变了导线电磁感应电动势的方向，继而让其感应相互抵消。

（2）常态干扰。常态干扰指叠加在测量信号线上产生的干扰信号，其多为频率较高的交变信号，其主要的来源往往是耦合干扰（电磁能量借助多种途径的耦合而成的干扰）。抑制的方法有：①尽可能选用双积分式A/D转换器，其是把模拟信号（电流或电压的形式）转换成为数字信号，因此能有效消除高频的干扰；②把电压信号转换成为电流信号再传输，这种方式能十分有效的抑制常态干扰。因此针对不同的干扰因素，需要采用相应的对策，来抑制变频器干扰。

3结语

采用变频器驱动的电动机系统，由于其具有调节便捷、网络化、节能效果显著、维护系统比较简单等多种优点而被广泛采用。但由于变频器较为特殊的工作方式，所带来的干扰问题值得相关研究人员进一步研讨，不容忽视。

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