变频器产生干扰的原因及常见故障分析

许凯

摘 要：上世纪70年代为了能够实现对交流感应电机的调速，也就发明出了变频器。变频器相对于传统的电流电压调整器，由于其功率因数高，因此在使用的时候对电网的冲击更小，且电机的启动也更为平稳，调速范围也比较广，所以在各行各业被普及应用。尤其是在一些集中化的生产厂房中应用的更是普及，但在变频器运作的过程中，会产生一定的电磁干扰，而这些电子干扰甚至会影响到企业的自动化生产系统，所以在解决变频器控制系统干扰的问题是电器技术人员一直研究的问题之一。本文主要结合本人工作经验对变频器电磁干扰产生的原因及处理措施，进行简单的探讨。

关键词：变频器;电子干扰;解决策略

一、前言：

变频器无论是在生活中还是在工厂生产中应用都非常的广泛，在一些可调速电机上都应用到了变频机，比如说我们的电梯、电动汽车、中央空调系统等。通过变频器可以实现对交流电机的调速。变频器在对电机调速的时候是需要通过调整交流电的方向性和周期性而实现的，通过调整之后，可以使电机的调速空间更大、调速精度高且恒速稳定等。而变频器自身的构成都比较简单，主要由主电路板和控制系统组成。在主电路板中的二极管可以将交流电转换成直流电系统，而晶体管则可以实现电流的逆变和运转。就是因此变频器的结构比较简单，但功能性性比较强，因此在日常生活和工业生产中应用的也比较普及。但在变频器工作的时候，收支预期，电流，电路和电磁反应影响而产生谐波电流。尤其是在变流器开关机的时候产生高次谐波会影响到逆变器的本身以及周边的设备。变频器的干扰问题以及各种原因造成的故障也是经常遇到的。以下是在近几年的生产和客服中，对使用过的几种变频器引发的干扰问题和故障原因的分析。

二、变频器干扰分析及措施：

2.1、变频器谐波干扰

⑴、从变频器的结构主要有两部分构成，分别是控制回路和主回路。主回路又可以分为整流、控制和逆变三种电路。其中对于电流的整流和逆变都是通过半导体材料实现的，因此，当变频器工作的时候半导体中间的电流过量比较大，导致变频器在工作时电流会存在很多的高次谐波。而且当一个车间里所有的用电设备都是统一供电系统时，今天系统因受到外界因素或自身运行原因产生较大波动影响，动的电流会直接影响到变频器的工作状态，导致变频器停机甚至损坏。因此为了保证变频器的运行稳定及其他用电设备不受影响。对于变频器的供电系统要有其他的用电设备分开，进行独立的设计。不是为了弱化电源线路上的电流变化对变频器的影响可以在变频器输入端加装滤波器，通过接地的形式屏蔽干扰。

⑵、变频器的控制回路主要是负责实现变频器内外信号的交互，回路中的信号都是小能量的弱信号，由于这些控制回路中的信号能量较弱，因此容易受到外界干扰。控制回路的信号，分为数字信号和模拟信号两种。其中模拟信号主要是4～20毫安电流信号或者是10伏以下的电压信号。（我公司的细纱机基本上采用的是4—20mA电流信号回路）。为了减少变频器所产生的电磁信号影响的控制回路，因此在控制合同上必须安装一定的抗干扰设备。

2.2、变频器对外控制的干扰

本公司所使用的变频器的信号回路是4～20毫安的模拟信号控制运转频率，电磁干扰会影响到信号控制回路的电势，从而通过控制电缆影响到变频器。我曾遇到过电机在运行过程中忽快忽慢、突然停机或不启动运转的现象。检查发现是因布线不合理（变频器电源线、信号线、控制线在同一走线槽内），强弱电未分离而造成。虽然信号线屏蔽层接地，但仍受到干扰。将布线方式改變后，此问题得以解决。

2.3、接地干扰

接地干扰的本质就是因为接地没有落实到位而产生的，用电设备在运行中的弱电压和电流回路，如果没有有效接地的话，都可能会产生干扰。而且有时候若设置多个接地点的话，不同接地点之间因电位漂移还会产生电磁干扰。

解决此问题应使用专设接地端台，将所有接地线的一端接到专设的接地端台，接地线越短越好，而且必须接地可靠牢固。控制回路使用屏蔽线，远端屏蔽层悬空，近端屏蔽层接地。变频器输出端加装抗干扰的滤波器或电抗器，减小振动防止变频器开关谐波引发的热继电器故障产生误动作。

三、变频器常见故障分析

3.1、安装环境

变频器虽然综合性的优越，但在生产的时候为了压缩控制的体积，因此整体的继承性比较高，边内部的结构也比较紧凑，但在使用的过程中又会产生大量的热量，若不及时散热的话，也就无法保证变频器的有效和可靠运行。因此变频器对整体的安装环境也提出了较高的要求，若环境中有粉尘多且湿度较大，都可能会引发变频器运行异常。由此可见，安装使用变频器要有一适宜的运行环境。

3.2、过电流跳闸原因分析

3.2.1对地故障：

第一次跳闸有可能发生在运行过程中。如果复位后重新启动，但一升速就跳闸，说明有很大的冲击电流，过流十分严重。

⑴、检查变频器内部因电子元件损坏造成的短路故障。

⑵、检查电机有无匝间短路和对地短路故障。

⑶、检查电线因破损对地造成的短路故障。

⑷、电机侧对地漏电。

3.2.2、设置不当：

⑴、运行时低频低速轻载的情况下引发的过流跳闸。基本原因是低频运行时，为了能带动较重的负载，需要进行转矩补偿，导致电动机磁路的饱和程度随负载的轻重而变化。引起的过电流跳闸。

⑵、转矩补偿设定太小，也不能正常启动运行。

⑶、电子热继电器的设定不当，动作电流设的太小，引起变频器跳闸。

⑷、设定升速或降速时间太短引发的过流故障。

⑸、机械在运行中突然加重负荷，甚至被“卡住”，电动机的转速因此大幅下降，电流急剧增加，导致电流跳闸。

3.3、过电压、欠电压跳闸原因分析

3.3.1过电压跳闸。

⑴、电源电压过高。

⑵、减速时间设定太短。

⑶、停止运行，电机再生制动电阻和制动单元选配不合适。

3.3.2欠电压跳闸：

⑴、输入电源电压过低或线损过大。

⑵、三相电源有缺相现象。

⑶、整流电路故障。

四、结束语：

随着工业自动化的快速发展以及变频技术的进步，人们对减少变频器高次谐波的危害，降低工作时的噪声以及增强其工作的可靠性、安全性等方面的研究将进一步深入，变频器的发展和应用将会进一步普及。

参考文献

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