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技術(shù)文章

變頻器的抗干擾和抑制

變頻器的抗干擾和抑制
1引言
變頻器調(diào)速是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速，節(jié)能性能在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，由于其采用軟起動，可以減少設(shè)備和電機的機械沖擊，延長設(shè)備和電機的使用壽命隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在風(fēng)機、水泵、過程控制、電梯、機床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人勞動強度，提高了經(jīng)濟效益，但隨之也帶來了一些干擾問題。例如對電子設(shè)備的干擾，對通訊設(shè)備的干擾和對無線電等產(chǎn)生的干擾。如果變頻器系統(tǒng)中的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)無法可靠運行，還會影響其它電子、電氣設(shè)備的正常工作。
2工況分析
2.1風(fēng)機系統(tǒng)構(gòu)成
引風(fēng)機型號 Y4-2*73 流量 200000M3/h 風(fēng)壓2550MPa;
電機型號電機功率200KW,電壓380V電流，頻率50HZ，功率因素轉(zhuǎn)速1450r/min;
采用ACS800型變頻器中手動/自動應(yīng)用宏控制后，一次電壓380V，一次電流72A，二次電壓238V，二次電流125A，頻率31HZ，轉(zhuǎn)速930r/min。
2.2經(jīng)過運行出現(xiàn)的故障
(1) DCS繼電器控柜內(nèi)的其它測溫模塊出現(xiàn)頻繁燒毀;
(2) 原風(fēng)門執(zhí)行器給定信號在變頻器工作時出現(xiàn)衰減導(dǎo)致不能工作，變頻器停止時執(zhí)行器工作正常;
(3) 在工藝不穩(wěn)定時即低頻區(qū)工作0-5HZ內(nèi)電機出現(xiàn)抖動，溫升快。
2.3干擾源分析及抑制
2.3.1干擾源分析
（1）輻射干擾：、變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當(dāng)突出。
（2）傳導(dǎo)干擾:電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器*終又進入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。
（3）感應(yīng)干擾:感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。
2.3.2對干擾的抑制
2.3.2.1對產(chǎn)生干擾方（變頻器）對策和
（1）輻射干擾……注意控制柜子中的安裝和動力線的金屬配管。
（2）傳導(dǎo)干擾……在輸入側(cè)用干擾濾波器，在輸入側(cè)使用干擾濾波器（輸入專用）、零相電抗器、接地電容、絕緣變壓器。
（3）感應(yīng)干擾……把輸入/輸出線、動力線、信號線分離。采用屏蔽線，并使用電源線濾波器（共用扼流圈、磁環(huán)），正確接地。
2.3.2.2對**擾方的對策
（1）盡量遠(yuǎn)離變頻器。
（2）信號線采用屏蔽線，且屏蔽線只有一端和共用端相接。
（3）還可以使用磁環(huán)和濾波電容　　。
（4）在電源線中插入電源線濾波器（正常狀態(tài)扼流器、小型的噪音濾波器）。　　
（5）接地線的分離。
通過以上分析和對策我們對故障點分別采取了DCS溫度模塊電源隔離變頻器控制信號電源;分開風(fēng)門給定信號與主電路并行且實施屏蔽;找到負(fù)載固有的共振頻率，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點。取得良好的效果。　　
3 安裝中抑制干擾的措施
（1）　確保控制柜中的所有設(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（*好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時阻抗較低）連接到公共地線上。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。
（2）在設(shè)備排列布置時，應(yīng)該注意將變頻器單獨布置，盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾，將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開。
（3）安裝布線時將電源線和控制電纜分開，例如使用獨立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。
（4）使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時應(yīng)采用電纜套管。
（5）用屏蔽和鎧裝電纜作為電機接線時，要將屏蔽層雙端接地。
（6）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開，有時變頻器會通過直流電源對控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾。
（7）應(yīng)注意限制*低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時，電機噪聲增大，電機冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機。確需低速運轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機，應(yīng)考慮加大額定功率，或增加輔助的強風(fēng)冷卻。
（8）注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機轉(zhuǎn)矩中含有脈動分量，有可能造成電機的振動與機械振動產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點。
4結(jié)束語
總之做好隔離, 濾波，屏蔽，接地等工作是合理利用變頻器的重中之重，只有這樣才能使變頻器真正的以其節(jié)能,節(jié)電，可靠，高效地服務(wù)于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域中。

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