变频器的电气干扰及抑制措施

乔华 刘伟

摘要：随着科技的不断发展，变频器得到了广泛的运用，它的使用情况备受关注。在变频器运行过程中，会受到一定的电气干扰，为了抵抗变频器受到的电气干扰，需要对电气设备采取一定的抑制对策，保证变频器的正常运行。本文首先对变频器系统的干扰进行了分析以及提出了有效的抑制措施，然后对变频器的电气干扰进行了分析以及提出了有效的抑制措施。

关键词：变频器、外部干扰、抑制策略

中图分类号： TN773 文献标识码： A

一、前言

变频器一般采用大功率自关断开关元件。如GTO、BjT、IGBT等作为主开关器件，其控制方式有正弦脉宽调制、恒电压频率比、直接转矩控制以及矢量控制等，用通用变频器组成的交流电动机调速系统因其优越的控制性能在冶金、化工、机械等行业获得了广泛的应用。然而，变频器在实际应用中常会出现变频器、异步电动机、配线及外围设备之间的电气干扰。这种干扰有可能是变频器本身产生的电磁噪声、泄漏电流和高次谐波，也有可能是外围设备的电磁噪声。不管是哪种干扰，都会影响整个变频器调速系统的正常工作，造成变频器误动作或无法满足预期的运行效果。因此，必须采取相应的预防措施，抑制这些电磁干扰，防止变频器和外围设备受到影响。

二、变频器的硬件系统的干扰和抑制措施

1、干扰来源

变频器内部含有整流电路，众所周知整流电路是高次谐波源，所以系统就不可避免的产生高次谐波，变频器的整流电路是由三相整流桥组成。根据高次谐波的级数理论，n=P·k+1(p=脉冲数，k=1，2，3……)，通用变频器中三相整流器产生5次，7次，9次，11次，13次……高次谐波。

2、危害

谐波夹杂在基波当中，对电气设备的危害是十分严重的。谐波电流通过变压器，可以使变压器铁心损耗明显增加；谐波电流通过水泵电机，不仅会使电机的铁心损耗增加，而且会使电机的转子发生振动现象。

3、抑制

由于谐波的危害很大，所以在供水系统中必须采取一定的措施最大限度的消除谐波，对于变频器的谐波抑制技术，有以下几种：

（1）高功率因数变换器：变频器自身完成谐波抑制。

（2）AC电抗器：在变频器电源测安装AC电抗器，增加阻抗，抑制谐波。

（3）DC电抗器：在变频器的中间直流电路中安装DC电抗器，增加阻抗，抑制谐波。

（4）AC电抗器和DC电抗器：在电源侧安装AC电抗器，并且在中间直流电路中安装DC电抗器，增加阻抗，抑制谐波。

三、探讨外部设备对变频器的电气干扰

外围设备在运行过程中也会产生电磁噪声，电磁噪声对变频器产生了一定的干扰，导致变频器发生误动作。为了保证变频器的正常运行，我们需要采取以下对策来控制外部设备对通用变频器的电气干扰。

1、在变频器上安装抑制设备

变频器要抑制外部的电气干扰，除了在外围设备安装抑制器外，第二种方法就是变频器自身安装有效的抑制设备，用它们来减少来自外部的电气干扰。举例而言，我们可以在变频器控制信号线上加装滤波器，这样就减少了电磁噪声对变频器产生的干扰。除此之外，我们也可以在变频器的控制线上采用双绞屏蔽线，用它来调整一定的绞合节距，使屏蔽层接地，这样就避免了信号的相互干扰。

2、在外部设备上安装抑制设备

变频器要抑制外围设备产生的电气干扰，除了自身安装抑制设备外，另外一种方法是对外围设备安装抑制器。例如：在变频调速系统中，直流继电器与变频器的输出控制端子相连接，为了防止继电器设备对变频器产生干扰，需要在它的两端并接电涌吸收二极管，减少电磁噪声对变频器的影响。

四、探讨变频器对外部设备的电气干扰的抑制措施

变频器在使用过程中会对周围的设备造成一定的电气干扰，主要包括电磁噪声和泄露电流的干扰。这些电气干扰同样会导致外围设备产生误动作，影响了外围设备的正常运行，下面我们分别来探讨一下这两种电气干扰的抑制策略。

1、变频器产生的电磁噪声

变频器用高载波频率输出斩波，因此它本身是一个电磁噪声发生源，按传输方式的不同，它主要分三类：一是辐射传播的电磁噪声，即从变频器连线和变频器输入输出主电路线辐射出去的电磁噪声，外围设备如传感器、测量仪表容易受到此类噪声干扰。变频器在运行过程中会产生电磁噪声，分别为辐射传播噪声、感应噪声及电源传播噪声，这三种噪声会对外围设备产生一定的影响，为此，需要我们采取有效措施进行制止。

（1）辐射传播噪声

变频器连线或者输入输出主回路线都会产生辐射传播噪声，它又可分为变频器直接辐射噪声、电源线辐射噪声和电动机辐射噪声三种。这类辐射传播噪声会造成测量仪表、传感器等外围设备的误动作。针对这一类型的电磁噪声，我们需要采取以下几种有效措施：第一种方法是将受到辐射传播噪声影响的外部设备安装到远离变频器的地方，从而降低辐射传播噪声对它们的影响；第二种方法是在变频器输入输出动力线上安装线性滤波器，这样以来，可以有效的抑制电源线辐射噪声；第三种方法是在外围设备信号线上使用屏蔽线并接地，同时也要在输入输出动力线上使用屏蔽线并接地，这样就形成了屏蔽层，从而抑制电磁噪声对外围设备的干扰。

（2）感应噪声

感应噪声是通过供电电源来进行传播的电磁噪声，它包括电磁感应噪声和静电感应噪声两种，这类电磁噪声同样会对外围设备产生一定的影响，能够引起外围设备的误动作。针对这类感应噪声，我们采取的抑制对策与辐射传播噪声的抑制对策是相同的。我们上面讲到，在信号线与变频器动力线上使用屏蔽线能够降低感应噪声的影响，如果我们将其中的屏蔽线换做同轴电缆，那么会有更好的抑制效果。

（3）电源传播噪声

电源传播噪声包括通过电源线传播噪声和通过接地线传播噪声，在变频器与其它设备共同使用的过程中，变频器会产生电源传播噪声，这种电磁噪声通过电源线来影响其它设备的运行，从而引发其它设备的误动作。为了避免其它设备的误动作，需要采取和抑制以上两种噪声相同的策略，有效的抑制这种电磁噪声。

2、变频器产生的泄露电流

在变频器输出动力线之间存在泄漏电流，这种电流在于动力线与大地之间也有，除分布电容会影响泄漏电流外，载波频率也会对它产生影响。泄漏电流主要包括对地漏电流和线间漏电流两种，对地漏电流容易使断路器、继电器等外围设备产生误动作，对它最有效的抑制对策就是降低载波频率，选择合适的外围设备。线间漏电不仅会使继电器产生误动作，还会对变频器本身造成一定的影响，抑制这种漏电流也是采取以上方法。在使用变频器内的电子热继电器时，要注意缩短它的动力线长度，对于3.7千瓦的变频器，要将动力线控制在50米以内，对于超过3.7千瓦的变频器，需要将动力线控制在100米以内。

五、结束语

综上所述，变频本身和其外围设备产生的电气干扰多种多样。如感应雷电、振动等均可能产生干扰。在实际应用中，我们应认真分析电气干扰源．采取相应的预防措施，这些干扰应该是可以克服的，变频器的运行就一定能达到理想的效果，变频将成为更理想的凋速装置。同时在变频器使用过程中，既会受到外部环境对它的干扰，也会对电机、电子设备、通信设备等产生一定的电气干扰，这两种电气干扰严重影响了设备的可靠性。为了解决变频器的电气干扰问题，需要我们对相关设备采取安装抑制器、加装滤波器等有效措施，从而避免电气干扰引发设备的误动作，降低电气设备的故障发生率，进一步保证电气设备的正常运行。

参考文献：

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