由于变频器中的逆变部分是通过高速半导体开关来产生一定宽度和极性的SPWM 控制信号,这种具有陡变沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰,尤其是输出电流,它们将以各种方式把自己的能量传播出去,形成对其他设备的干扰信号,严重超出电磁兼容性标准的极限值要求。因此,变频器的生产厂家为变频器用户制造了一些专用设备,来抑制变频器产生的电磁干扰,以达到质量检测标准,并确保设备安全运行。
1.防止外界对变频器的干扰
外界对变频器的干扰主要来自电源进线。
(1)当电源侧的补偿电容投入网络时,在暂态过程中,电源电压将出现很高的峰值,其结果可能使整流二极管因承受过高的反向电压而损坏,如图5.1 所示。
图5.1 补偿电容投入时电压的畸变
(a)投入电路; (b)电压波形
(2)当网络内有容量较大的晶闸管换相设备时,由于晶闸管总是在每个半个周期的部分时间内导通,在其导通时,容易使网络电压出现凹口。它不仅“污染”了电网,还使整流二极管有可能因出现较大的反向恢复电压而受到损坏。
在变频器的输入电路中接入交流电抗器,可以有效地抑制上述两种干扰。
2.防止逆变器对外产生的干扰
逆变器对外产生的干扰主要有:
(1)一般是通过电磁波的方式向空中辐射;
(3)通过线间电容向周围线路及器件产生静电感应;
(4)通过电源网络向电网传播。
当变频调速系统的容量足够大时,所产生的高频信号将足以对周围各种电子设备的工作形成干扰,其主要后果有:
(1)影响无线电设备的正常接收;(www.xing528.com)
(2)影响周围机器设备的正常工作。
此外,变频器输出的具有陡变沿的驱动脉冲包含多次高频谐波,而变频器与电动机之间的连接电缆存在杂散电容和电感,并受某次谐波的激励而产生衰减振荡,造成传送到电动机输入端的驱动电压产生过冲现象,同时电动机绕组也存在杂散电容,过冲电压在绕组中产生尖峰电流,使其在绕组绝缘层不均匀处引起过热,甚至烧坏绝缘层而导致损坏,还会增加电源的功率损耗,如果逆变器的开关频率位于听觉范围内,电动机还会产生噪声污染。
为了抑制逆变器对外产生的干扰,可采取以下办法:
(1)尽量使逆变器本身少发出干扰信号;
(2)提高被干扰对象的抗干扰能力,采用隔离措施;
(3)使变频器传送到被干扰对象的干扰信号减弱。
前两种办法对变频器用户来说很难被采用,因为尽量使逆变器本身少发出干扰信号,这样往往会影响到变频器本身性能的正常发挥,所以变频器用户不能使用第一种方法。而用提高被干扰对象的抗干扰能力方法抑制干扰,对于变频器用户来说则更加困难,实际上也常常是做不到的。所以,在上述三种方法中,对于变频器用户来说,唯一可行的是第三种方法。
通常,对低频干扰可通过串接滤波器之类的元件来阻止其沿电缆传输,防止电动机过热和噪声; 对高频干扰可采用屏蔽、良好接地和搭接等手段来防止电磁波向外辐射,其抑制措施如下:
①因接地不正确而带来的干扰问题时有发生。首先在概念上必须分清“安全接地”和“电磁干扰接地”是有差别的,特别是在高频区域,由于集肤效应,在接头处将呈高阻状态,造成接地不良,使系统对外辐射干扰增强,对外界的影响也变得敏感。因此,在电磁干扰接地时,需要很低的高频阻抗。
具体操作时应当注意以下两点: 在使用机壳作为公共地时,需要除去连接点处的油漆或其他涂料,以确保低阻连接; 不同接地点之间,使用尽可能短的扁平导线把它们连接在一起,因为扁平导线的高频低阻特性较好,并经常检查所有的接地点,以防止脱落或松动现象发生。
②变频器安装于机壳内,既能屏蔽交流调速系统向外辐射能量,又能防止外界电磁波进入系统。具体施工时应注意: 机壳、电缆屏蔽层及电动机机壳三者应连接在一起。
③使用滤波器。
④用屏蔽线的方法来削弱电磁感应和静电感应。
⑤在逆变器DC 侧的正、负端到地线之间跨接100 nF 以下的Y 型电容器,特别适用于较小功率(小于7.5 kW)的逆变器电路。
⑥控制线和信号线应与电源线分开,通常距离在20 cm 以上即可,如果控制线必须与电源线交错,应尽量使交叉角接近90°。
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