變頻器在電氣控制柜中干擾問題解決方法

江蘇奇峰電氣制造有限公司專注生產(chǎn)變頻器電氣控制柜廠家，位于南京市江寧區(qū)牛首山經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。是一家集研發(fā)、定制、生產(chǎn)及銷售于一體企業(yè)。生產(chǎn)的產(chǎn)品有：變頻器控制柜、變頻恒壓供水控制柜、變頻PLC控制柜、變頻風(fēng)機控制柜、空調(diào)變頻控制柜等均可按需定制。金陵奇峰擁有一批成熟技術(shù)人員，今天奇峰小編帶你了解變頻器在電氣控制柜中干擾問題解決方法。

變頻器(以下簡稱各種工業(yè)控制系統(tǒng))-VFD）隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)的電磁干擾越來越嚴(yán)重，相應(yīng)的抗干擾設(shè)計技術(shù)(即與EMC電磁兼容性)變得越來越重要。有時VFD系統(tǒng)干擾會直接損壞系統(tǒng)的硬件。有時，雖然系統(tǒng)的硬件不能損壞，但微處理器的系統(tǒng)程序往往失控，導(dǎo)致設(shè)備和生產(chǎn)事故。因此，如何提高電氣控制柜系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動化設(shè)備開發(fā)和應(yīng)用中不可忽視的重要組成部分，也是計算機控制技術(shù)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵之一。說到VFD的抗干擾問題，先了解干擾的來源和傳播方式，然后采取不同的措施。

一、VFD干擾源

先是外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要是VFDVFD由于電源干擾。電網(wǎng)中有大量的諧波源，如各種整流裝置、交流/DC交換裝置、電子調(diào)壓裝置、非線性負(fù)載及照明裝置等。所有這些負(fù)載都會導(dǎo)致電網(wǎng)中電壓和電流的波形失真，從而對電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成有害干擾。如果VFD受污染到污染交流電網(wǎng)的干擾，電網(wǎng)噪聲受到電網(wǎng)的干擾VFD干擾電源電路。電源干擾對VFD主要包括(1)過壓、欠壓、瞬時斷電(2)浪涌和驟降(3)峰值電壓脈沖(4)射頻干擾。

1.晶閘管變流設(shè)備VFD的干擾

當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中有大容量的晶閘管變流器時，由于晶閘管總是在每相半周的部分時間內(nèi)引導(dǎo)，因此很容易使網(wǎng)絡(luò)電壓下降，波形嚴(yán)重畸變。由于反向恢復(fù)電壓大，可能會損壞VFD輸入側(cè)的整流電路擊穿燒壞。

2.功率補償電容對VFD的干擾

電力部門對電氣設(shè)備的功率因數(shù)有一定的要求。因此，許多用戶在變電站使用集中電容器補償來提高功率因數(shù)。在開啟或關(guān)閉補償電容器的瞬態(tài)過程中，電網(wǎng)電壓可能達(dá)到峰值VFD由于反向電壓過大，整流二極管可能會被擊穿。

其次，VFD自我干擾外界。VFD整流橋是電網(wǎng)的非線性負(fù)載，其諧波會對同一電網(wǎng)中的其他電子電氣設(shè)備造成諧波干擾。VFD大多數(shù)逆變器使用PWM在開關(guān)模式和高速開關(guān)中工作的技術(shù)會產(chǎn)生大量的耦合噪聲。VFD是系統(tǒng)中其他電子電氣設(shè)備的電磁干擾源。

VFD輸入輸出電流包含許多高頻諧波成分。除了低頻諧波外，還有許多高頻諧波成分可以構(gòu)成電源的無功損耗。它們以各種方式傳播VFD與其它設(shè)備形成干擾信號。

(1)輸入電流VFD波形輸入端為二極管整流器和電容濾波電路。顯然，只有電源的線電壓UL大于電容器兩端DC電壓UD只有在整流橋中才會有充電電流。因此，電源電壓范圍附近總是以不連續(xù)沖擊波的形式出現(xiàn)充電電流。它具有很強的諧波成分。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，輸入電流的5次和7次諧波分量較大，分別為50次HZ基波的80%和70%。

(2)大多數(shù)輸出電壓和電流的波形VFD逆變橋都是SPWM輸出電壓是一系列分布在正弦上的矩形波形；由于電機定子繞組的電感性，定子電流非常接近正弦波。但等于載波頻率的諧波重量仍然很大。

二、干擾信號的傳播方式

VFD會產(chǎn)生大功率諧波。由于其功率大，對系統(tǒng)中其他設(shè)備的干擾強，干擾方式與一般電磁干擾相同，主要包括傳導(dǎo)（即電路耦合）、電磁輻射和電感耦合。具體來說，先對周圍電子電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；其次，直接驅(qū)動電機產(chǎn)生電磁噪聲，增加電機的鐵損壞和銅損壞；通過配電網(wǎng)干擾系統(tǒng)電源等設(shè)備；較后，VFD感應(yīng)耦合到其他相鄰線路，感應(yīng)干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)中的干擾信號也以同樣的方式干擾VFD正常工作。

(1)電路耦合模式通過電網(wǎng)傳播。當(dāng)輸入電流為非正弦波時，當(dāng)VFD當(dāng)容量較大時，網(wǎng)絡(luò)電壓會發(fā)生變化，影響其他設(shè)備人員的工作。同時，輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾會大大增加直接驅(qū)動電機的銅和鐵損壞，影響電機的運行特性。顯然，這是VFD輸入電流干擾信號的主要傳輸方式。

(2)電感耦合方法VFD當(dāng)輸入電路或輸出電路靠近其他設(shè)備時，VFD高次諧波信號將通過電感耦合到其他設(shè)備?？偨Y(jié)有兩種方法：

a、電磁感應(yīng)是電流干擾信號的主要方式；

b\靜電感應(yīng)是電壓干擾信號的主要方式。

(3)空氣輻射是指通過電磁波輻射到空氣中，是高頻諧波分量的主要傳播方式。

　三.變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾對策

根據(jù)電磁學(xué)的基本原理，電磁干擾(EMI)電磁干擾源、電磁干擾通道和對電磁干擾敏感的系統(tǒng)需要有三個要素。為了防止干擾，可以采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。硬件抗干擾是應(yīng)用系統(tǒng)中較基本、較重要的抗干擾措施。干擾從抗干擾和反干擾兩個方面抑制干擾。一般原理是抑制和清理干擾源，切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道，降低干擾信號的靈敏度。隔離、濾波、屏蔽、接地等具體措施可在工程中采取。

1.所謂干擾隔離，是指將干擾源和易損部件與電路隔離，使其無電氣接觸。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，隔離變壓器通常用于電源和放大電路之間的電源線，以避免傳導(dǎo)干擾。噪聲隔離變壓器可用于電源隔離變壓器。

2.在系統(tǒng)電路中設(shè)置濾波器的目的是抑制VFD電源從電機通過電力線的干擾信號。為了減少電磁噪聲和損失，可以VFD在輸出端設(shè)置輸出濾波器?？梢詼p少對電源的干擾VFD輸入濾波器設(shè)置在輸入端。若線路中有敏感的電子設(shè)備，可在電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器，避免傳導(dǎo)干擾。在VFD在輸入輸出電路中，除上述低諧波成分外，還有許多高頻諧波電流，它們以各種方式傳播自己的，并對其他設(shè)備形成干擾信號。濾波器是削弱高頻諧波成分的主要手段。

可根據(jù)：通常有兩種輸入濾波器：

a、線路濾波器主要由電感線圈組成。它通過增加高頻線路的阻抗來削弱高頻諧波電流。

b、輻射濾波器主要由高頻電容組成。它能吸收高頻和輻射能的諧波成分。

(2)輸出濾波器也由電感線圈組成。能有效削弱輸出電流中的高次諧波成分。它不僅起到抗干擾的作用，還能削弱電機中高次諧波電流引起的額外扭矩。VFD需要注意以下幾個方面：

a、不允許在VFD輸出端接電容，避免逆變管導(dǎo)通(關(guān)閉)瞬間出現(xiàn)高峰充電(或放電)電流，損壞逆變管；

b.輸出濾波器時LC當(dāng)電路組成時，濾波器需要連接到電容器的一側(cè)。

3.屏蔽干擾源是抑制干擾較有效的方法。通常VFD用鐵殼屏蔽，防止電磁干擾泄漏；輸出線應(yīng)用鋼管屏蔽，特別是外部信號VFD控制時，信號線盡可能短(一般在20m內(nèi))，信號線用雙芯屏蔽，主電路線(AC380V)和控制線(AC220V)完全分開，不得放置在同一配管或線槽內(nèi)，也應(yīng)屏蔽周圍的電子敏感設(shè)備線。屏蔽需要可靠效，屏蔽需要可靠接地。

4.適當(dāng)?shù)慕拥夭粌H能有效地抑制系統(tǒng)的外部干擾，還能減少設(shè)備本身對外部干擾。在實際應(yīng)用中，由于零線（中性線）、地線（保護(hù)接地和系統(tǒng)接地）和控制系統(tǒng)屏蔽（控制信號屏蔽和主電路導(dǎo)體屏蔽）的混亂連接，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性大大降低。

對于VFD，主電路端子PE(E，G)正確的接地是改進(jìn)VFD降低噪聲抑制能力VFD在實際應(yīng)用中，需要高度重視干擾的重要手段。VFD接地導(dǎo)體的截面積一般不小于2.5mm2.長度應(yīng)控制在20m以內(nèi)。建議VFD與其他電源設(shè)備的接地點分開，不能一起接地。

5.使用反應(yīng)器

低頻諧波分量(5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等。VFD的輸入電流中占比很高。它們不僅可能干擾其他設(shè)備的正常運行，而且由于消耗大量的無功功率，會大大降低線路的功率因數(shù)。在輸入回路中串聯(lián)電抗器是抑制低次諧波電流的有效方法。根據(jù)接線位置的不同，主要有以下兩種:

(1)交流電抗器串聯(lián)電源VFD輸入側(cè)之間。其主要功能是：

a.通過抑制諧波電流將功率因數(shù)提高到0.75-0.85)；

b、在輸入電路中削弱浪涌電流VFD的影響；

c、削弱電源電壓不平衡的影響。

(2)DC電抗器串聯(lián)在整流橋和濾波器電容器之間。它的作用相對簡單，即削弱輸入電流中的高諧波成分。但它比交流電抗器更有效，可以達(dá)到0.95具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小的優(yōu)點。

6.合理布線

通過合理理布線減弱感應(yīng)傳播的干擾信號。具體方法如下：

(1)設(shè)備的電源和信號線應(yīng)遠(yuǎn)離VFD輸入輸出線；

(2)其他設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)避免與VFD輸入輸出線平行；

江蘇奇峰電氣制造有限公司位于江蘇省南京市江寧區(qū)谷里工業(yè)園，十余年致力于為顧客提供電氣控制柜技術(shù)咨詢。企業(yè)將進(jìn)一步健全集新產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計方案、生產(chǎn)制造、檢驗、質(zhì)保期、市場銷售、售后維修服務(wù)為一體的運營管理體系，并創(chuàng)建科學(xué)研究、健全、標(biāo)準(zhǔn)、效率的公司運行體制。

如果您對我們的電氣控制柜感興趣或者想了解更多詳細(xì)信息，歡迎點擊我們的在線客服與技術(shù)員咨詢，或者直接撥打技術(shù)員電話咨詢，我們期待您的來電洽談！