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变频器三种电磁干扰分析

2014-07-24 11:06
安娜PARKER
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  在现场,变频器的干扰出现得比较多,且比较严重,甚至导致控制系统无法投入使用。变频器的工作原理注定其会产生强电磁干扰。

  变频器包括整流电路和逆变电路,输入的交流电经过整流电路和平波回路,转换成直流电压,再通过逆变器把直流电压变换成不同宽度的脉冲电压(称为脉宽调制电压,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。这种工作原理导致以下三种电磁干扰:

  1、谐波干扰

  整流电路会产生谐波电流,这种谐波电流在供电系统的阻抗上产生电压降,导致电压波型发生畸变,这种畸变的电压对于许多电子设备形成干扰(因为大部分电子设备仅能工作在正弦波电压条件下),常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情况下更加严重,这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰,而与设备与变频器之间的距离无关;

  2、射频传导发射干扰

  由于负载电压为脉冲状,因此变频器从电网吸取电流也是脉冲状,这种脉冲电流中包含了大量的高频成分,形成射频干扰,这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰,而与设备与变频器之间的距离无关;

  3、射频辐射干扰

  射频辐射干扰来自变频器的输入电缆和输出电缆。在上述的射频传导发射干扰的情形中,变频器的输入输出电缆上有射频干扰电流时,由于电缆相当于天线,必然会产生电磁波辐射,产生辐射干扰。变频器输出电缆上传输的PWM电压,同样包含丰富的高频的成分,会产生电磁波辐射,形成辐射干扰。辐射干扰的特征是,当其他电子设备靠近变频器时,干扰现象变得严重。

  根据电磁学的基本原理,形成电磁干扰必须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰,可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中,硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施,一般从抗和放两方面入手来抑制干扰,其总体原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。以下内容是解决现场干扰的主要步骤:

  1、采用软件抗干扰措施

  具体来讲就是通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。如果这个方法不能奏效,那么只能采取下面的硬件抗干扰措施。

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