变频器应用中的干扰及其抑制探讨

发表时间:2017/7/17   来源:《电力设备》2017年第8期   作者:叶的旺
[导读] 摘要:在工业生产中,尤其是煤矿领域,变频器的应用变得越发广泛,而其所造成的干扰问题也日渐成为人们重视的焦点。本文首先分析了变频器应用中干扰产生的来源,深入剖析了传播途径,最后提出了对应性抗干扰方法。
        (安徽省淮南矿业集团张集煤矿  安徽省淮南市凤台县  232174)
        摘要:在工业生产中,尤其是煤矿领域,变频器的应用变得越发广泛,而其所造成的干扰问题也日渐成为人们重视的焦点。本文首先分析了变频器应用中干扰产生的来源,深入剖析了传播途径,最后提出了对应性抗干扰方法。
        关键词:变频器;干扰;抑制
        变频器调速技术凭借自身良好的节能与调速性能,在多领域中得到应用,煤矿生产便为其一。变频器主要产生三种干扰,即对无线电、通信设备及电子设备产生的干扰。对于电子设备,如自动控制装置、计算机等所产生的干扰,多为感应干扰;而对无线电、通信设备所产生的干扰,则多为放射干扰。如若未能较好的解决变频器的干扰问题,不仅会对系统的可靠运行造成影响,还会影响到其它电气设备及电子设备的正常工作。
        1 变频调速系统的主要电磁干扰源
        电磁干扰又称之为电磁骚扰(EMI),即为无用信号与外部噪声所引起的干扰,在传统形式上通常有两种,即射场与电路传导。对于变频器整流桥而言,其对电网乃为非线性负载,其谐波会干扰到同一电网当中的其它电子电气设备。变频器的逆变器以PWM技术应用较多,于开关模式下工作且进行高速切换时,便会由此而产生耦合性噪声。所以,对于系统内其它电子电气设备而言,变频器乃为一电磁干扰源。此外,被污染的交流电网干扰变频器的供电电源后,如果未能及时处理,电网噪声便会对变频器造成干扰。供电电源对变频器所造成的干扰有射频干扰、跌落、瞬时掉电、过压、浪涌及欠压等;此外,对于共模干扰而言,其经变频器相应控制信号线,同样会对变频器的正常工作造成干扰。
        2 电磁干扰的传播途径
        变频器可产生较大功率的谐波,对系统及其它设备会造成强干扰。干扰途径有:感应耦合、传导及电磁辐射。
        2.1电磁辐射
        变频器如果并没有完全被封闭在金属外壳内,那么便会将电磁波向外辐射,对于其辐射场强而言,起到决定作用的是干扰源的发射频率、装置的等效辐射阻抗及干扰源的电流强度。变频器的整流桥对于电网来讲,即为非线性负载,其谐波会干扰到同一电网的其它电子电气设备。变频器的逆变器以PWM技术应用较多,当依据幅值指令、给定频率产生重复的或预期的开关模式时,其所输出的电流与电压的功率谱便为离散的,且还存在有和开关频率处于对应状态的高次谐波群。场控开关器件与高载波频率的高速切换,便会形成较强的辐射干扰。
        2.2 电磁传导
        上述电磁干扰在向外发射方式上,除了经与之相连的导线发射外,还能经接地回路耦合或阻抗耦合,把干扰传送至其它电路,具有很远的传播路程。典型途径有:接自工业低压网络的变频器产生的干扰信号,经配电变压器,传送至中压网络,且通过其它配电变压器,在次进至民用低压配电网络,使得与民用母线相接的电气设备,成为远程状态下的受害者。


        2.3 感应耦合
        感应耦合存在于传导与辐射间。若具有比较低的干扰源频率时,便会存在有限的干扰电磁辐射能力,干扰源又不连接于其它导体时,对于此时的电磁干扰能量而言,便会经变频器的输入、输出导线,与导体或者是处于相邻状态的其它导线间形成感应耦合,于导体内或邻近导线中,便可感应出干扰电压或电流。对于感应耦合来讲,可经导体之间的电容耦合而产生,或产生于电感耦合,再或者由电感与电容混合耦合而产生,这与干扰源的频率紧密相关,此外,还相关于相邻导体的距离等。
        3 抗电磁干扰的措施分析
        (1)隔离。实际就是以电路为基础,从中将干扰源与易受干扰者进行有效区分与隔离,促使它们无电的联系。在整个变频调速系统当中,经常将噪声隔离变压器安装在放大器电路与电源间的电源线上,以此乃规避传导干扰。(2)滤波。设置滤波器,作用与目的在于对干扰信号进行有效抑制,使之不能从变频器经电源线传导对电动机及电源造成干扰。为了能够减少损耗与电磁噪声,于变频器的输出侧位置,可以安装相匹配的输出滤波器。为了能够减少对电源所产生的干扰,可以将输入滤波器安装在变频器输入侧。(3)屏蔽。屏蔽干扰源能够较好的抑制干扰。对于变频器而言,通常情况下,采用铁壳实施屏蔽,避免其电磁干扰出现泄漏状况。对于其输出线而言,可采用钢管实施屏蔽,效果最佳,尤其是那些通过外部信号对变频器予以控制时,要求具有尽可能短的信号线,且在信号线规格上,选用双芯屏蔽,此外,还需将主电路完全分离于控制回路,不可将其均放置于同一线槽内或配管中,对于周围那些比较敏感的电子敏感设备线路,同样需进行屏蔽。为最大化发挥屏蔽效果,对于屏蔽罩而言,须可靠接地。(4)接地。接地乃是防止干扰及抑制噪声的重要手段。采取良好的接地方式,能够对内部噪声耦合形成有效抑制,避免侵入有外部干扰,从而达到提升系统抗干扰力的目的。对于变频器的接地方式而言,主要有如下几种,即:其一,单点接地。于同一装置互相同电路当中,在接地点上,仅有一个物理点,于低频状态下具有较好的性能。其二,多点接地。实质即为装置当中的各接地点,均与距它最近的接地点直接连接,于高频情况下具有较好的性能;其三,混合接地。即依据信号频率与接地线长度,选用多点接地与单点接地公用方式。
        4 结语
        综上所述,经变频器运行当中的干扰问题剖析,提出了对于相对应的解决对策。伴随当今新理论及新技术的日渐发展与完善,变频器在实际运用当中所存在的此些问题,可经变频器自身的补偿与功能来有效解决。伴随社会环境及工业现场,尤其是煤矿生产领域对变频器的要求的日益提高,一些更为先进、更加符合煤矿企业生产应用需要的变频器会不断问世。
        参考文献:
        [1]苏宁, 王文田. 变频器在选矿生产中的应用与抗干扰措施[J]. 变频器世界, 2007(1):102-104.
        [2]张健昌. 变频器应用中的存在的干扰问题及对策[J]. 卷宗, 2015(4):284-285.
        [3]李纪魁. 浅析PLC控制系统及变频器应用中的电磁干扰现象[J]. 科技与企业, 2015(12):81-81.
        作者简介:叶的旺(1982-03),男,汉,籍贯:安徽安庆,学历:本科,研究方向:煤矿机电
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