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变频器干扰问题的解决方案

2020-09-01 来源: YIQIFUWU宜器服务网 阅读量 :

        在现场,变频器的干扰越来越严重,甚至使控制系统无法使用。 逆变器的工作原理注定会产生强烈的电磁干扰。

变频器.png

        变频器包括整流电路和脉冲电压波形发生电路。 输入的交流电源由转换器和平滑电路整流,然后转换为直流电压。 直流电压通过逆变器转换成不同宽度的脉冲电压(称为脉冲宽度调制电压,PWM)。 使用该PWM电压驱动电动机可以达到调节电动机转矩和速度的目的。 此工作原理导致以下三种类型的电磁干扰:
        1、谐波干扰:整流电路将产生谐波电流,该谐波电流在电源系统中。 在电压的阻抗上会产生电压降,导致电压波形失真。 这种失真的电压会干扰许多电子设备(因为大多数电子设备只能在正弦波电压条件下工作)。 常见的电压畸变是正弦波。顶部变得平坦。 当谐波电流恒定时,在电源较弱的情况下电压失真会更加严重。 这种干扰的特征是,它将干扰使用同一网格的设备,并且与设备和逆变器之间的距离无关;

        2、射频传导发射干扰:由于负载电压是脉冲式的,因此逆变器从电网汲取的电流也是脉冲式的。 该脉冲电流包含许多高频成分,形成射频干扰,这种干扰的特点是它将干扰使用同一电网的设备,与设备之间的距离无关。

        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。 在上述射频传导发射干扰情况下,当逆变器的输入电缆上存在射频干扰电流时,由于该电缆等效于天线,因此不可避免地会产生电磁波辐射并产生辐射干扰。 在逆变器输出电缆上传输的PWM电压还包含丰富的高频成分,这些成分会产生电磁波辐射并形成辐射干扰。 辐射干扰的特征是,当其他电子设备靠近变频器时,干扰会变得很严重。

        根据电磁的基本原理,形成电磁干扰需要三个要素:电磁干扰源,电磁干扰路径和对电磁干扰敏感的系统。 为了防止干扰,可以使用硬件抗干扰和软件抗干扰。 其中,硬件抗干扰是最基本,最重要的抗干扰措施。 通常,它从抗干扰开始,然后释放以抑制干扰。 一般原理是抑制和消除干扰源,切断对系统的干扰耦合通道,并减少系统干扰信号。 灵敏度。 可以在工程中使用特定的措施,例如隔离,滤波,屏蔽和接地。 以下是解决现场干扰的主要步骤:

      (1)采取软件抗干扰措施:具体是通过以下方式下调变频器 变频器载波频率的人机界面,将该值降低到合适的范围。 如果此方法不起作用,则只能采取以下硬件抗干扰措施。

      (2)执行正确的接地:通过现场的具体调查,我们可以看到现场的接地情况并不理想。 正确的接地不仅可以有效抑制系统的外部干扰,而且可以减少设备本身对外界的干扰。 这是解决变频器干扰的最有效措施。 具体而言,应执行以下操作:

        ①逆变器的主电路端子E必须接地,并且接地可以与之相同。 逆变器的 电机共享地面,但不能与其他设备共享地面。 它必须单独接地,并且接地点应与弱电流设备的接地点尽可能远。 同时,逆变器接地线的截面积不应小于4mm2,长度应控制在20m以内。

        ②其他机电设备的接地线的保护性接地和工作接地应配备单独的接地极,并最终连接至电气接地点 配电柜。 控制信号的屏蔽接地和主电路线的屏蔽接地也应分别提供单独的接地极,最后并入配电柜的电气接地点。

      (3)屏蔽干扰源:屏蔽干扰源是抑制干扰的非常有效的方法。 通常,变频器本身是用铁壳屏蔽的,可以防止其电磁干扰泄漏,但是会发生变化。变频器的输出线最好用钢管屏蔽,最好安装一个磁环,该磁环平行缠绕3-4次,有助于抑制高次谐波,特别是外部信号(4 控制器输出-20mA信号)控制变频器时,控制信号线应尽可能短(通常在20m以内),并且必须使用屏蔽双绞线并将其与主电路线完全隔离(AC380 )和控制线(AC220V)。 另外,系统中的电子敏感设备电路也需要屏蔽双绞线电缆,尤其是压力信号。 而且,系统中的所有信号线均不得与主电路线和控制线放在同一管道或线槽中。 为了使屏蔽有效,屏蔽层必须可靠接地。

     (4)合理的接线

        具体方法是:(1)电源 设备的电线和信号线应与变频器的输入和输出线尽可能远;(2)其他设备的电源线和信号线应避免与变频器的输入和输出线平行 逆变器 如果采取了上述措施,则仍然无法正常工作。 然后继续以下方法。

     (5)隔离干扰: 所谓的隔离干扰是指将干扰源与电路的敏感部分分开 ,使它们没有电接触。 通常在电源和放大器电路(例如控制器和变送器)之间的电源线上使用隔离变压器,以避免传导干扰。 功率隔离变压器可以是噪声隔离变压器。

     (6)在系统电路中设置滤波器:设备滤波器的作用是抑制从逆变器通过电源线到电源的干扰信号 和马达。 为了减少电磁噪声和损耗,可以在变频器的输出侧设置输出滤波器。 为了减少对电源的干扰,可以在逆变器的输入侧设置输入滤波器。 如果线路中有敏感的电子设备,例如控制器和变送器,则可以在设备的电源线上安装电源噪声滤波器,以避免传导干扰。 过滤器可以根据其使用位置分为不同的位置:

     (1)输入过滤器通常有两种类型的波形设备:

        a、线路滤波器:主要由电感线圈组成,通过增加线路在高频时的阻抗来削弱频率。高谐波电流。

        b、 辐射滤波器:主要由高频电容器组成,它将吸收具有高频和辐射能量的谐波分量。

     (2)输出滤波器也由电感组成。 它可以有效地削弱输出电流中的高次谐波分量。 不仅起到抗干扰的作用,而且还可以减弱电动机中高次谐波所产生的谐波电流所引起的附加转矩。 关于逆变器输出端的抗干扰措施,必须注意以下几个方面:

        a、逆变器的输出端不是 允许连接到电容器,以避免在逆变器管中导通。 在打开(关闭)时,会产生较大的峰值充电(或放电)电流,这会损坏逆变器管;

        b、当由LC电路提供输出滤波器时,在构造时,必须将滤波器中电容器连接的一侧连接到电动机侧。

     (7)电抗器:逆变器输入电流中的低频谐波分量(5次谐波,7次谐波,11次谐波比例,13次谐波等) 。)很高。 除了可能干扰其他设备的正常运行外,它们还消耗大量的无功功率,从而大大降低了线路的功率因数。 在输入电路中串入电抗器是抑制低次谐波电流的有效方法。 根据接线位置的不同,主要有以下两种类型:

        a、交流电抗器:串联在电源和输入侧之间 逆变器。 它的主要功能是: 通过抑制谐波电流将功率因数提高到(0.75-0.85); b。 减少输入电路中的浪涌电流对逆变器的影响;C。 减弱了电源电压不平衡的影响。

        b、直流电抗器:串联在整流桥和滤波电容器之间。 它的功能相对简单,即减弱输入电流中的高次谐波分量。 但是它在提高功率因数方面最有效,比交流电抗器有效,最高可达0.95,并且具有结构简单和体积小的优点。
        图1是一个解决变频器干扰的典型方案
        

变频器1.png

        如图所示,逆变器的抗干扰措施主要包括在逆变器的进线中安装交流电抗器和滤波器,屏蔽电缆用于进线和出线。 传出线。 电缆的屏蔽层与电抗器,滤波器,逆变器和电动机的保护性接地一起接地,并且接地点与其他接地点分开以保持足够的距离。 同时,变频器的信号线和电源线不应平行布置。

        另外,为了防止变频器干扰信号和控制电路,有必要为控制器使用单独的隔离电源, 仪器和工业计算机。


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