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解密变频器抗干扰问题

  • 时间:2018-03-12 10:50:00
  • 作者:电力滤波
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在现场滤波补偿装置,变频器的搅扰呈现得比拟多,且比拟严重,甚至招致控制零碎无法投入运用。变频器的任务原理注定其会发生强电磁搅扰。

变频器包括整流电路和逆变电路,输出的交流电经过整流电路战争波回路,转换成直流电压,再经过逆变器把直流电压变换成不同宽度的脉冲电压(称爲脉宽调制电压,PWM)。用这个PWM电压驱动电机,就可以起到调整电机力矩和速度的目的。这种任务原理招致以下三种电磁搅扰:

1.谐波搅扰

 整流电路会发生谐波电流,这种谐波电流在供电零碎的阻抗上发生电压降,招致电压波型发作畸变,这种畸变的电压关于许多电子设备构成搅扰(由于大局部电子设备仅能任务在正弦波电压条件下),罕见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一定时,电压畸变在弱电源的状况下愈加严重,这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰,而与设备变频器之间的间隔有关;

2.射频传导发射搅扰

 由于负载电压爲脉冲状,因而变频器从电网汲取电流也是脉冲状,这种脉冲电流中包括了少量的高频成分,构成射频搅扰,这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰,而与设备与变频器之间的间隔有关;

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3.射频辐射搅扰

 射频辐射搅扰来自变频器的输出电缆和输入电缆。在上述的射频传导发射搅扰的情形中,变频器的输出输入电缆上有射频搅扰电流时,由于电缆相当于天线,必定会发生电磁波辐射,发生辐射搅扰。变频器输入电缆上传输的PWM电压,异样包括丰厚的高频的成分,会发生电磁波辐射,构成辐射搅扰。辐射搅扰的特征是,当其他电子设备接近变频器时,搅扰景象变得严重

依据电磁学的根本原理,构成电磁搅扰必需具有三要素:电磁搅扰源、电磁搅扰途径、对电磁搅扰敏感的零碎。爲避免搅扰,可采用硬件抗搅扰和软件抗搅扰。其中,硬件抗搅扰是最根本和最重要的抗搅扰措施,普通从抗和放两方面动手来抑制搅扰,其总体准绳是抑制和消弭搅扰源、切断搅扰对零碎的耦合通道、降低零碎搅扰信号的敏理性。详细措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等办法。以下内容是处理现场搅扰的次要步骤:

(1)采用软件抗搅扰措施

详细来讲就是经过变频器的人机界面下调变频器的载波频率,把该值调低到一个适当的范围。假如这个办法不能见效,那麼只能采取上面的硬件抗搅扰措施。

(2)停止正确的接地

经过现场的详细调研我们可以看到,现场的接地状况是不甚理想的。而正确的接地既可以是零碎无效地抑制外来搅扰,又能降低设备自身对外界的搅扰,是处理变频器搅扰最无效的措施。详细来讲就是做到以下几点:

(1)变频器的主回路端子PE(E、G)必需接地,该接地可以和该变频器所带的电机共地,但不能与其它的设备共地,必需独自打接地桩,且该接地点应该尽量远离弱电设备的接地点。同时,变频器接地导线的截面积应不小于4mm2,长度应控制在20m以内。

(2)其它机电设备的地线中,维护接地和任务接地应分开独自设接地极,并最初汇入配电柜的电气接地点。控制信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分开独自设接地极,并最初汇入配电柜的电气接地点。

(3)屏蔽搅扰源

屏蔽搅扰源是抑制搅扰的很无效的办法。通常变频器自身用铁壳屏蔽,可以不让其电磁搅扰泄露,但变频器的输入线用钢管屏蔽,特别是以内部信号(从控制器上输入4~20mA信号)控制变频器时,要求该控制信号线尽能够短(普通爲20m以内),且必需采用屏蔽双绞线,并与主电道路(AC380)及控制线(AC220V)完全别离。此外,零碎中的电子敏感设备线路也要求采用屏蔽双绞线,特别是压力信号。且零碎中一切的信号线决不能和主电道路及控制线放于同一配管或线槽内。爲使屏蔽无效,屏蔽层必需牢靠接地。

4、合理的布线

详细办法有:

(1)设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输出输入线。

(2)其它设备的电源线和信号线应防止和变频器的输出输入线平行。

假如采取了以上的方法之后还是不可以见效,那麼持续以下方法:

5、搅扰的隔离

所谓搅扰的隔离,是指从电路上把搅扰源和易受搅扰的局部隔分开来,使他们不发作电的联络。通常是在电源和控制器及变送器等缩小器电路之间在电源线上采用隔离变压器以免传导搅扰,电源隔离变压器可使用噪声隔离变压器。

6、在零碎线路中设置滤波器

设备滤波器的作用是爲了抑制搅扰信号从变频器经过电源线传导搅扰到电源和电动机。爲增加电磁噪声和损耗,在变频器输入侧可设置输入滤波器;爲增加对电源搅扰,可在变频器输出侧设置输出滤波器。若线路中有敏感电子设备如控制器和变送器等,可在该设备的电源线上设置电源噪声滤波器以免传导搅扰。滤波器依据运用地位的不同,可分爲:

(1)输出滤波器

通常有两种:

a、线路滤波器:次要由电感线圈构成,它经过增大线路在高频下的阻抗来减弱频率较高的谐波电流。

b、辐射滤波器:次要由高频电容器构成,它将吸收频率点很高的、具有辐射能量的谐波成分。

(2)输入滤波器也由电感线圈构成

它可以无效地减弱输入电流中的高次谐波成分。不只起到抗搅扰的作用,还能消弱电动机中由高次谐波发生的谐波电流惹起的附加转矩。关于变频器输入端的抗搅扰措施,必需留意一下方面:

a、变频器的输入端不允许接入电容器,以免在功率管导通(关断)霎时,发生峰值很大的充电(或放电)电流,损害功率管;

b、当输入滤波器由LC电路构成时,滤波器内接入电容器的一侧,必需与电动机侧相接

7、采用电抗器

在变频器的输出电流中频率较低的谐波成分(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等)所占的比重是很高的,它们除了能够搅扰其它设备的正常运转之外,还由于它们耗费了少量的无功功率,使线路的功率要素大爲下降。在输出电路内串入电抗器是抑制较低谐波电流的无效办法。依据接线地位的不同,次要有以下两种:

(1)交流电抗器

串联在电源与变频器的输出侧之间。其次要功用有:

a、经过抑制谐波电流,将功率要素进步至(0.75-0.85);

b、减弱输出电路中的浪涌电流对变频器的冲击;

c、减弱电源电压不均衡的影响。

(2)直流电抗器

串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功用比拟单一,就是减弱输出电流中的高次谐波成分。但在进步功率要素方面比交流电抗器无效,可达0.95,并具有构造复杂、体积小等优点。

因而,变频器的抗搅扰措施次要包括在变频器进线局部加装交流电抗器和滤波器,进线和出线采用屏蔽电缆,一切电缆的屏蔽层与电抗器、滤波器、变频器和电机的维护地共同接地,且该接地点与其他接地点分开,坚持足够的间隔。同时,信号电缆和变频器的动力电缆不要平行布置。

此外,爲避免变频器搅扰信号和控制回路,需求给控制器、仪表和工控机采用独自的隔离电源停止供电。