怎樣消除通用變頻器干擾問題
bmller 2021-04-02
變頻器包括整流電路和逆變電路，輸入的溝通電通過整流電路平和波回路，轉(zhuǎn)換成直流電壓，再通過逆變器把直流電壓變換成不同寬度的脈沖電壓(稱為脈寬調(diào)制電壓，PWM)。用這個PWM電壓驅(qū)動電機，就能夠起到調(diào)整電機力矩和速度的意圖。這種作業(yè)原理導(dǎo)致以下三種電磁攪擾：
??1、諧波攪擾：整流電路會發(fā)生諧波電流，這種諧波電流在供電體系的阻抗上發(fā)生電壓降，導(dǎo)致電壓波型發(fā)生畸變，這種畸變的電壓關(guān)于許多電子設(shè)備構(gòu)成攪擾(由于大部分電子設(shè)備僅能作業(yè)在正弦波電壓條件下)，常見的電壓畸變是正弦波的頂部變平。諧波電流一守時，電壓畸變在弱電源的狀況下更加嚴峻，這種攪擾的特征是會對運用同一個電網(wǎng)的設(shè)備構(gòu)成攪擾，而與設(shè)備與變頻器之間的間隔無關(guān)；
??2、射頻輻射攪擾：射頻輻射攪擾來自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。在上述的射頻傳導(dǎo)發(fā)射攪擾的景象中，變頻器的輸入輸出電纜上有射頻攪擾電流時，由于電纜相當(dāng)于天線，必然會發(fā)生電磁波輻射，發(fā)生輻射攪擾。變頻器輸出電纜上傳輸?shù)腜WM電壓，同樣包括豐厚的高頻的成分，會發(fā)生電磁波輻射，構(gòu)成輻射攪擾。輻射攪擾的特征是，當(dāng)其他電子設(shè)備靠近變頻器時，攪擾現(xiàn)象變得嚴峻。
??3、射頻傳導(dǎo)發(fā)射攪擾：由于負載電壓為脈沖狀，因而變頻器從電網(wǎng)吸取電流也是脈沖狀，這種脈沖電流中包括了很多的高頻成分，構(gòu)成射頻攪擾，這種攪擾的特征是會對運用同一個電網(wǎng)的設(shè)備構(gòu)成攪擾，而與設(shè)備與通用變頻器之間的間隔無關(guān)；
??依據(jù)電磁學(xué)的基本原理，構(gòu)成電磁攪擾有必要具備三要素：電磁攪擾源、電磁攪擾途徑、對電磁攪擾靈敏的體系。為避免攪擾，可選用硬件抗攪擾和軟件抗攪擾。其中，硬件抗攪擾是最基本和最重要的抗攪擾辦法，一般從抗和放兩方面入手來按捺攪擾，其總體原則是按捺和消除攪擾源、切斷攪擾對體系的耦合通道、下降體系攪擾信號的靈敏性。詳細辦法在工程上可選用阻隔、濾波、屏蔽、接地等方法。以下內(nèi)容是處理現(xiàn)場攪擾的首要過程：
??1、選用軟件抗攪擾辦法：詳細來講便是通過變頻器的人機界面下調(diào)變頻器的載波頻率，把該值調(diào)低到一個恰當(dāng)?shù)囊?guī)模。假如這個方法不能見效，那么只能采取下面的硬件抗攪擾辦法。
??2、進行正確的接地：通過現(xiàn)場的詳細調(diào)研咱們能夠看到，現(xiàn)場的接地狀況是不甚理想的。而正確的接地既可所以體系有用地按捺外來攪擾，又能下降設(shè)備自身對外界的攪擾，是處理變頻器攪擾最有用的辦法。詳細來講便是做到以下幾點：
??(1)通用變頻器的主回路端子PE(E、G)有必要接地，該接地能夠和該變頻器所帶的電機共地，但不能與其它的設(shè)備共地，有必要單獨打接地樁，且該接地址應(yīng)該盡量遠離弱電設(shè)備的接地址。一起，變頻器接地導(dǎo)線的截面積應(yīng)不小于4mm2，長度應(yīng)操控在20m以內(nèi)。
??(2)其它機電設(shè)備的地線中，保護接地和作業(yè)接地應(yīng)分隔單獨設(shè)接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地址。操控信號的屏蔽地和主電路導(dǎo)線的屏蔽地也應(yīng)分隔單獨設(shè)接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地址。
??3、屏蔽攪擾源：屏蔽攪擾源是按捺攪擾的很有用的方法。一般變頻器自身用鐵殼屏蔽，能夠不讓其電磁攪擾泄露，但變頻器的輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號(從操控器上輸出4~20mA信號)操控變頻器時，要求該操控信號線盡或許短(一般為20m以內(nèi))，且有必要選用屏蔽雙絞線，并與主電道路(AC380)及操控線(AC220V)完全分離。此外，體系中的電子靈敏設(shè)備線路也要求選用屏蔽雙絞線，特別是壓力信號。且體系中一切的信號線決不能和主電道路及操控線放于同一配管或線槽內(nèi)。為使屏蔽有用，屏蔽層有必要可靠接地。
??4、合理的布線：詳細方法有：
??(1)設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)盡量遠離變頻器的輸入輸出線。
??(2)其它設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)避免和變頻器的輸入輸出線平行。
??假如采取了以上的方法之后還是不能夠見效，那么繼續(xù)以下方法：
??5、攪擾的阻隔：所謂攪擾的阻隔，是指從電路上把攪擾源和易受攪擾的部分阻隔開來，使他們不發(fā)生電的聯(lián)絡(luò)。一般是在電源和操控器及變送器等放大器電路之間在電源線上選用阻隔變壓器避免傳導(dǎo)攪擾，電源阻隔變壓器可應(yīng)用噪聲阻隔變壓器。
??6、在體系線路中設(shè)置濾波器：設(shè)備濾波器的效果是為了按捺攪擾信號從變頻器通過電源線傳導(dǎo)攪擾到電源和電動機。為削減電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器；為削減對電源攪擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有靈敏電子設(shè)備如操控器和變送器等，可在該設(shè)備的電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器避免傳導(dǎo)攪擾。濾波器依據(jù)運用位置的不同，可分為：
??(1)輸入濾波器
??一般有兩種：
??a、線路濾波器：首要由電感線圈構(gòu)成，它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。
??b、輻射濾波器：首要由高頻電容器構(gòu)成，它將吸收頻率點很高的、具有輻射能量的諧波成分。
??(2)輸出濾波器也由電感線圈構(gòu)成。它能夠有用地削弱輸出電流中的高次諧波成分。不只起到抗攪擾的效果，還能消弱電動機中由高次諧波發(fā)生的諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩。關(guān)于變頻器輸出端的抗攪擾辦法，有必要留意一下方面：
??a、變頻器的輸出端不允許接入電容器，避免在功率管導(dǎo)通(關(guān)斷)瞬間，發(fā)生峰值很大的充電(或放電)電流，危害功率管；
??b、當(dāng)輸出濾波器由LC電路構(gòu)成時，濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè)，有必要與電動機側(cè)相接。
??7、選用電抗器：在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分(5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等)所占的比重是很高的，它們除了或許攪擾其它設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)之外，還由于它們消耗了很多的無功功率，使線路的功率因素大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是按捺較低諧波電流的有用方法。依據(jù)接線位置的不同，首要有以下兩種：
??(1)溝通電抗器：串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其首要功用有：
??a、通過按捺諧波電流，將功率因素進步至(0.75-0.85)；
??b、削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；
??c、削弱電源電壓不平衡的影響。
??(2)直流電抗器：串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。它的功用比較單一，便是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在進步功率因素方面比溝通電抗器有用，可達0.95，并具有結(jié)構(gòu)簡略、體積小等優(yōu)點。
??因而，變頻器的抗攪擾辦法首要包括在變頻器進線部分加裝溝通電抗器和濾波器，進線和出線選用屏蔽電纜，一切電纜的屏蔽層與電抗器、濾波器、變頻器和電機的保護地共同接地，且該接地址與其他接地址分隔，保持足夠的間隔。一起，信號電纜和變頻器的動力電纜不要平行布置。
??此外，為避免變頻器攪擾信號和操控回路，需要給操控器、外表和工控機選用單獨的阻隔電源進行供電。
??當(dāng)變頻器的供電體系鄰近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者選用滑環(huán)供電的場所，變頻器儀器外表自身簡單由于攪擾而呈現(xiàn)保護。主張用戶選用如下辦法：
??1變頻器輸入側(cè)，添加電感和電容，構(gòu)成lc濾波網(wǎng)絡(luò)。
??2變頻器的電源線，直接從變壓器側(cè)供電。
??3條件許可的狀況下，能夠選用，單獨的變壓器。
??4選用外部開關(guān)，量操控端子操控時，銜接線路較長時，主張選用屏蔽電纜。當(dāng)操控線路與主回路，電源均在地溝中埋設(shè)時，除操控線必需選用屏蔽電纜外，主電道路路必需，選用鋼管屏蔽穿線，減小彼此攪擾，避免變頻器的誤動作。
??5選用外部通訊操控端子操控時，主張選用屏蔽雙絞線，并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地(pe假如攪擾十分嚴峻，主張將屏蔽層，接操控電源地(gnd關(guān)于 rs232通訊方法，留意操控線路，盡量不要逾越15m假如要加長，必需隨之下降通訊波特率，100m左右時，能夠正常通訊的波特率小于600bp關(guān)于rs485通訊，還必需考慮終端匹配電阻等。關(guān)于選用現(xiàn)場總線，高速操控體系，通訊電纜必需，選用專用電纜，并選用多點接地的方法，才干夠進步可靠性。
??6選用外部模擬量，操控端子操控時，假如銜接線路在1m以內(nèi)，選用屏蔽電纜銜接，并實施變頻器側(cè)，一點接地即可;假如線路較長，現(xiàn)場攪擾嚴峻的場所，主張在變頻器側(cè)加裝dc/dc阻隔模塊，或者選用通過v/f轉(zhuǎn)換，選用頻率指令給定模式進行操控。
??1、諧波攪擾：整流電路會發(fā)生諧波電流，這種諧波電流在供電體系的阻抗上發(fā)生電壓降，導(dǎo)致電壓波型發(fā)生畸變，這種畸變的電壓關(guān)于許多電子設(shè)備構(gòu)成攪擾(由于大部分電子設(shè)備僅能作業(yè)在正弦波電壓條件下)，常見的電壓畸變是正弦波的頂部變平。諧波電流一守時，電壓畸變在弱電源的狀況下更加嚴峻，這種攪擾的特征是會對運用同一個電網(wǎng)的設(shè)備構(gòu)成攪擾，而與設(shè)備與變頻器之間的間隔無關(guān)；
??2、射頻輻射攪擾：射頻輻射攪擾來自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。在上述的射頻傳導(dǎo)發(fā)射攪擾的景象中，變頻器的輸入輸出電纜上有射頻攪擾電流時，由于電纜相當(dāng)于天線，必然會發(fā)生電磁波輻射，發(fā)生輻射攪擾。變頻器輸出電纜上傳輸?shù)腜WM電壓，同樣包括豐厚的高頻的成分，會發(fā)生電磁波輻射，構(gòu)成輻射攪擾。輻射攪擾的特征是，當(dāng)其他電子設(shè)備靠近變頻器時，攪擾現(xiàn)象變得嚴峻。
??3、射頻傳導(dǎo)發(fā)射攪擾：由于負載電壓為脈沖狀，因而變頻器從電網(wǎng)吸取電流也是脈沖狀，這種脈沖電流中包括了很多的高頻成分，構(gòu)成射頻攪擾，這種攪擾的特征是會對運用同一個電網(wǎng)的設(shè)備構(gòu)成攪擾，而與設(shè)備與通用變頻器之間的間隔無關(guān)；
??依據(jù)電磁學(xué)的基本原理，構(gòu)成電磁攪擾有必要具備三要素：電磁攪擾源、電磁攪擾途徑、對電磁攪擾靈敏的體系。為避免攪擾，可選用硬件抗攪擾和軟件抗攪擾。其中，硬件抗攪擾是最基本和最重要的抗攪擾辦法，一般從抗和放兩方面入手來按捺攪擾，其總體原則是按捺和消除攪擾源、切斷攪擾對體系的耦合通道、下降體系攪擾信號的靈敏性。詳細辦法在工程上可選用阻隔、濾波、屏蔽、接地等方法。以下內(nèi)容是處理現(xiàn)場攪擾的首要過程：
??1、選用軟件抗攪擾辦法：詳細來講便是通過變頻器的人機界面下調(diào)變頻器的載波頻率，把該值調(diào)低到一個恰當(dāng)?shù)囊?guī)模。假如這個方法不能見效，那么只能采取下面的硬件抗攪擾辦法。
??2、進行正確的接地：通過現(xiàn)場的詳細調(diào)研咱們能夠看到，現(xiàn)場的接地狀況是不甚理想的。而正確的接地既可所以體系有用地按捺外來攪擾，又能下降設(shè)備自身對外界的攪擾，是處理變頻器攪擾最有用的辦法。詳細來講便是做到以下幾點：
??(1)通用變頻器的主回路端子PE(E、G)有必要接地，該接地能夠和該變頻器所帶的電機共地，但不能與其它的設(shè)備共地，有必要單獨打接地樁，且該接地址應(yīng)該盡量遠離弱電設(shè)備的接地址。一起，變頻器接地導(dǎo)線的截面積應(yīng)不小于4mm2，長度應(yīng)操控在20m以內(nèi)。
??(2)其它機電設(shè)備的地線中，保護接地和作業(yè)接地應(yīng)分隔單獨設(shè)接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地址。操控信號的屏蔽地和主電路導(dǎo)線的屏蔽地也應(yīng)分隔單獨設(shè)接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地址。
??3、屏蔽攪擾源：屏蔽攪擾源是按捺攪擾的很有用的方法。一般變頻器自身用鐵殼屏蔽，能夠不讓其電磁攪擾泄露，但變頻器的輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號(從操控器上輸出4~20mA信號)操控變頻器時，要求該操控信號線盡或許短(一般為20m以內(nèi))，且有必要選用屏蔽雙絞線，并與主電道路(AC380)及操控線(AC220V)完全分離。此外，體系中的電子靈敏設(shè)備線路也要求選用屏蔽雙絞線，特別是壓力信號。且體系中一切的信號線決不能和主電道路及操控線放于同一配管或線槽內(nèi)。為使屏蔽有用，屏蔽層有必要可靠接地。
??4、合理的布線：詳細方法有：
??(1)設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)盡量遠離變頻器的輸入輸出線。
??(2)其它設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)避免和變頻器的輸入輸出線平行。
??假如采取了以上的方法之后還是不能夠見效，那么繼續(xù)以下方法：
??5、攪擾的阻隔：所謂攪擾的阻隔，是指從電路上把攪擾源和易受攪擾的部分阻隔開來，使他們不發(fā)生電的聯(lián)絡(luò)。一般是在電源和操控器及變送器等放大器電路之間在電源線上選用阻隔變壓器避免傳導(dǎo)攪擾，電源阻隔變壓器可應(yīng)用噪聲阻隔變壓器。
??6、在體系線路中設(shè)置濾波器：設(shè)備濾波器的效果是為了按捺攪擾信號從變頻器通過電源線傳導(dǎo)攪擾到電源和電動機。為削減電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器；為削減對電源攪擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有靈敏電子設(shè)備如操控器和變送器等，可在該設(shè)備的電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器避免傳導(dǎo)攪擾。濾波器依據(jù)運用位置的不同，可分為：
??(1)輸入濾波器
??一般有兩種：
??a、線路濾波器：首要由電感線圈構(gòu)成，它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。
??b、輻射濾波器：首要由高頻電容器構(gòu)成，它將吸收頻率點很高的、具有輻射能量的諧波成分。
??(2)輸出濾波器也由電感線圈構(gòu)成。它能夠有用地削弱輸出電流中的高次諧波成分。不只起到抗攪擾的效果，還能消弱電動機中由高次諧波發(fā)生的諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩。關(guān)于變頻器輸出端的抗攪擾辦法，有必要留意一下方面：
??a、變頻器的輸出端不允許接入電容器，避免在功率管導(dǎo)通(關(guān)斷)瞬間，發(fā)生峰值很大的充電(或放電)電流，危害功率管；
??b、當(dāng)輸出濾波器由LC電路構(gòu)成時，濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè)，有必要與電動機側(cè)相接。
??7、選用電抗器：在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分(5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等)所占的比重是很高的，它們除了或許攪擾其它設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)之外，還由于它們消耗了很多的無功功率，使線路的功率因素大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是按捺較低諧波電流的有用方法。依據(jù)接線位置的不同，首要有以下兩種：
??(1)溝通電抗器：串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其首要功用有：
??a、通過按捺諧波電流，將功率因素進步至(0.75-0.85)；
??b、削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊；
??c、削弱電源電壓不平衡的影響。
??(2)直流電抗器：串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。它的功用比較單一，便是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在進步功率因素方面比溝通電抗器有用，可達0.95，并具有結(jié)構(gòu)簡略、體積小等優(yōu)點。
??因而，變頻器的抗攪擾辦法首要包括在變頻器進線部分加裝溝通電抗器和濾波器，進線和出線選用屏蔽電纜，一切電纜的屏蔽層與電抗器、濾波器、變頻器和電機的保護地共同接地，且該接地址與其他接地址分隔，保持足夠的間隔。一起，信號電纜和變頻器的動力電纜不要平行布置。
??此外，為避免變頻器攪擾信號和操控回路，需要給操控器、外表和工控機選用單獨的阻隔電源進行供電。
??當(dāng)變頻器的供電體系鄰近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者選用滑環(huán)供電的場所，變頻器儀器外表自身簡單由于攪擾而呈現(xiàn)保護。主張用戶選用如下辦法：
??1變頻器輸入側(cè)，添加電感和電容，構(gòu)成lc濾波網(wǎng)絡(luò)。
??2變頻器的電源線，直接從變壓器側(cè)供電。
??3條件許可的狀況下，能夠選用，單獨的變壓器。
??4選用外部開關(guān)，量操控端子操控時，銜接線路較長時，主張選用屏蔽電纜。當(dāng)操控線路與主回路，電源均在地溝中埋設(shè)時，除操控線必需選用屏蔽電纜外，主電道路路必需，選用鋼管屏蔽穿線，減小彼此攪擾，避免變頻器的誤動作。
??5選用外部通訊操控端子操控時，主張選用屏蔽雙絞線，并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地(pe假如攪擾十分嚴峻，主張將屏蔽層，接操控電源地(gnd關(guān)于 rs232通訊方法，留意操控線路，盡量不要逾越15m假如要加長，必需隨之下降通訊波特率，100m左右時，能夠正常通訊的波特率小于600bp關(guān)于rs485通訊，還必需考慮終端匹配電阻等。關(guān)于選用現(xiàn)場總線，高速操控體系，通訊電纜必需，選用專用電纜，并選用多點接地的方法，才干夠進步可靠性。
??6選用外部模擬量，操控端子操控時，假如銜接線路在1m以內(nèi)，選用屏蔽電纜銜接，并實施變頻器側(cè)，一點接地即可;假如線路較長，現(xiàn)場攪擾嚴峻的場所，主張在變頻器側(cè)加裝dc/dc阻隔模塊，或者選用通過v/f轉(zhuǎn)換，選用頻率指令給定模式進行操控。
