變頻柜控制系統(tǒng)中的干擾問題剖析

夏 煜

南京高傳電氣有限公司

1 .變頻柜控制系統(tǒng)的主要干擾源

(1)變頻器。變頻器的整流橋?qū)﹄娏ο到y(tǒng)而言屬于非線性負(fù)載，其內(nèi)部存在鐵磁諧波問題對于電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備及器件產(chǎn)生干擾。此外，變頻器的逆變器主要應(yīng)用的PWM技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)處于開關(guān)模式并進行高速切換狀態(tài)時，會出現(xiàn)很多的耦合性噪聲。所以變頻器對于系統(tǒng)中的電氣設(shè)備、電子元件而言就是一個電磁干擾器。

(2)供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的電磁噪聲通過電源電路等路徑對變頻柜控制系統(tǒng)中的設(shè)備運行造成干擾，所以其對于系統(tǒng)中的設(shè)備來說也是一種干擾源。

2 .變頻柜控制系統(tǒng)的干擾的途徑

變頻器會產(chǎn)生大功率的諧波，易對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)設(shè)備造成干擾。其主要的干擾途徑有：電磁輻射、傳導(dǎo)、感應(yīng)耦合。其主要有以下表現(xiàn)：

(1)電磁輻射。變頻器如果不具良好的金屬外殼進行封閉，便可通過空間向外發(fā)射電磁波。如果孔洞尺寸與電磁波波長相近，也會成為干擾輻射源對周圍產(chǎn)生輻射。同時變頻器外部輻射對于其正常運行也會產(chǎn)生干擾。

(2)電路傳導(dǎo)。在變頻柜控制系統(tǒng)中，電磁發(fā)出的干擾能夠通過阻抗耦合或接地回路耦合促使干擾進入電路中。其與輻射造成的干擾相比，傳播時間長、波及范圍廣。

(3)感應(yīng)耦合。變頻器對附近的電路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，能夠感應(yīng)出干擾電壓及電流。而供電系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號也會通過這種干擾途徑對系統(tǒng)內(nèi)運行的設(shè)備產(chǎn)生影響。

3 .變頻柜控制系統(tǒng)中干擾問題的分析

變頻柜控制系統(tǒng)的干擾現(xiàn)象更多地體現(xiàn)在電機運行方面。例如：電機在運行過程中無征兆停機、運行速度不穩(wěn)定、停止開關(guān)無效等情況，都是因為受到干擾的影響。

(1)供電電網(wǎng)對系統(tǒng)設(shè)備的干擾。在變頻柜控制系統(tǒng)中，出現(xiàn)電機無法正常停止運行現(xiàn)象，檢測信號屏蔽層已接地，通過降低載波頻率及在變頻器輸入側(cè)及輸出側(cè)增設(shè)磁環(huán)濾波器等方式?jīng)]有發(fā)揮任何效用。只要將兩者在設(shè)置過程中拉開一定的距離，即可有效的避免干擾出現(xiàn)。

(2)變頻器對系統(tǒng)微控制器的干擾。在變頻柜控制系統(tǒng)中，開啟變頻器后系統(tǒng)的運行程序便會失去控制。對于此種現(xiàn)象進行分析可知：在變頻系統(tǒng)調(diào)試過程中，內(nèi)部設(shè)置了多臺變頻器，其可通過外部0-10V信號給定運轉(zhuǎn)頻率。由此可見，變頻器對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生了干擾，而設(shè)置交流電抗器后，能夠不斷地強化變頻器供電電源的內(nèi)阻抗，有效的控制了電網(wǎng)諧波電流。

(3)變頻器對電機的干擾。在變頻柜控制系統(tǒng)中，啟動變頻器后電機停止運行。針對此種現(xiàn)象進行分析：微控制器提供的變頻器信號正常，但是變頻器的輸出端因干擾問題無信號輸出。只需在變頻器的輸出位置上并聯(lián)0.01uf電容后，電機便可正常運行。

圖1 變頻器對電機干擾處理

4 .變頻柜控制系統(tǒng)抗干擾對策

變頻柜控制系統(tǒng)中出現(xiàn)然擾的三因素為：干擾源、干擾途徑、易干擾設(shè)備。要想降低干擾問題產(chǎn)生的影響，就要在抗干擾與防干擾方面進行思考，清除干擾源、切斷干擾源的傳播途徑、增強系統(tǒng)設(shè)備的抗干擾強度。具體的應(yīng)對方式有：

①隔離：在變頻柜控制系統(tǒng)的電源及放大器上增設(shè)電源噪聲濾波器，可有效防止干擾。②濾波：在變頻器輸入、輸出位置上設(shè)置濾波器。若線路中存在易干擾設(shè)備，需在其電源線路上設(shè)置電源噪聲濾波器，避免其受到干擾。③屏蔽：應(yīng)用金屬外殼的變頻器禁止電磁干擾輸出；變頻器的輸出線可通過鋼管屏蔽；變頻器信號現(xiàn)可應(yīng)用較短的屏蔽線，變頻控制系統(tǒng)的信號線與主電路線、控制線設(shè)置于不同的線管內(nèi)可屏蔽干擾；系統(tǒng)控制方面可通過設(shè)置接地的屏蔽裝置進行抗干擾。④接地：有效的接地能夠避免系統(tǒng)內(nèi)部噪聲的耦合，也能有效的組織干擾的進入，如此便能夠增強系統(tǒng)的抗干擾強度。⑤使用電抗器：在變頻器輸入電路內(nèi)設(shè)置電抗器是抗干擾的最好方式?？稍陔娫磁c變頻器的從輸入線路中設(shè)置交流電抗器，能夠提升功率因數(shù)，緩解電流對變頻器的沖擊，減輕電源電壓不穩(wěn)產(chǎn)生的影響。在整流橋與濾波電容間設(shè)置直流電抗器，可一定程度上減輕輸入電流對系統(tǒng)的影響。即使功能少，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積輕小，便于安裝。⑥合理布線：布線合理能夠起到良好的抗干擾功效，且系統(tǒng)內(nèi)的電源線與信號線需要與變頻器的輸出、輸入線保持一定距離。

圖2 ：變頻柜控制系統(tǒng)屏蔽抗干擾

結(jié)束語：

在工廠電力系統(tǒng)中，變頻柜控制系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍，并在其中發(fā)揮了重要作用，其具備的便捷性、實用性、節(jié)能性、可控性等優(yōu)勢，使其在相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域廣受好評。但是在實際的應(yīng)用過程中，因各種因素導(dǎo)致其存在干擾問題，對系統(tǒng)的運行帶來嚴(yán)重的影響。以上通過對干擾問題的詳細分析，并制定了有針對性的解決對策，使其能夠有效地阻止干擾影響，并發(fā)揮出應(yīng)有的效用。

[1]任雷雷，張紀(jì)會.變頻柜控制系統(tǒng)中的干擾問題剖析[J].中國科技博覽，2015(44)：296-296.

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