变频器的协波干扰对仪控影响及防止对策 点击：10567 | 回复：67
发表于：2005-04-16 08:12:00
楼主
变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥式不可控整流成直流电压信号,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变频率可调的交流信号.
在输入侧产生谐波机理:不限于通用变频器,晶闸管供电的直流电动机,无换向器电动机等凡是在电源侧有整流回路的,都将产生因其非线性引起的谐波.在三相桥式整流回路中,输入电流的波形为矩形波,波形按傅立叶级数分解为为基波和各次谐波,通常含有6n+1(n=1,2,3...)次谐波,其中高次谐波干扰输入供电系统.
在输出侧产生谐波机理:在逆变输出回路中,输出电压和输出电流均由谐波.对于PWM控制的变频器,只要是电压型变频器,其输出的电磁波为矩形波.其中谐波频率的高低与变频器调制频率有关,调制频率低(1-2KHz),人耳听得见高次谐波产生的电磁噪声(尖叫声);若调制频率高(如IGBT变频器可达20KHz),人耳听不见,但高频信号客观存在.从电力方波及电流正 波的基波和其他各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰.另外,高谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰附近电器设备.
我人愿在变频器的协波干扰对仪控影响及防止对策范围中进行交流
发表于：2005-05-02 17:55:00
30楼
实际上变频器的协波污染本可以限制在一个犯围内的，可是为了节省成本，大多数安装都不规范。
就这问题，我举几个典型列子供大家参考。
1。家用电脑的显示器为什么有的品牌受手机干扰严重有的不受干扰，经检查，发现受干扰的没有内装金属罩，其他都一样。
2。经发现所有笔记本用的是直流开关电源，按理应该有协波产生，经拆发现，笔记本直流开关电源交流入端用了磁环，直流出端加磁环，并且有屏弊层。
3。医用CT，X射线，大C臂互相之间用通一电网，却不影象工作。是比变频产生的干扰少吗？错，比变频器的干扰大多了，而且很大。原因就是安装时有严格要求。
要求一。独立变压器，（隔离，同时相当于大电抗）。
要求二。金属框架混凝土（密闭）加铅涂层（防X）。
要求三。独立地，小于2欧。机座和大地绝缘，机座地另做不小于三个点，小于2欧。
经拆机发现，目前所有新型医疗设备电源前端必加磁环，同时使用开关电源的多，但有些设备前端要求加的稳压电源不让用UPS要用线型稳压电源（如B超）。
总结。三点做好就可以使变频器的污染限到一定犯围内或免受干扰。
1。入端一定加磁环或电抗器，要求严的要加滤波器。
2。必需装在金属箱体内而且密闭。
3。如果与金属箱体没做绝缘，金属箱体与地绝缘要另做地线。输出端一定用铠装电缆且金属铠装部分一头一定保证在变频器金属箱内并和变频器地可靠相联，而另一头必需在电机端盖内不接壳，但电机本身要有其它可靠地；如果不用铠装电缆就必需用金属管，进箱体和电机端盖部分用金属软管，软管与金属穿线管一定可靠相接；如果用线槽必需金属线槽而且是单独的，且出槽部分一定用金属软管或金属穿线管，且相接部位可靠相接并接地。
请大家看看，以上有谁做全了？
CT，核磁，大C臂，B超。这些设备既是协波产生源，但同时有要求干净的电源。别人的做法，无论是欧美的还是日本的全都一样。这些都已是规范。可是看看我们是不是都做的很好？EMC的规范不要求大家完全消除，但是必需限制在一定范围内，而且对电网的寄次谐波不超过5%（我国的）。如果大家照上面的全做了，肯定比偏宜节能灯对电网的污染少，因为大部分的电子镇流器不用金属壳不加磁环（国家到现在都没有立标准，这是减少污染必做的，搞个CCC认证只要花钱一样过。
同样在看看PLC的电源部分，经拆机电源入端必有滤波器和压敏电阻，随然用的是塑壳，但是接地很有讲究。
希望能给大家帮助。另外，变频前端漏电跳闸，两点一定要做到。
1。变频外壳地不能与电机壳，电源地相连，要独立。
2。300MA漏电开关。目前用的最多的是30-50MA漏电开关。
发表于：2005-05-12 19:50:00
36楼
1 变频器简介
1.1 变频器的基本结构
变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。
1.2 变频器的分类
变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
2 变频器中常用的控制方式
2.1 非智能控制方式
在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。
(1) V/f控制
V/f控制是为了得到理想的转矩-速度特性，基于在改变电源频率进行调速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制变频器结构非常简单，但是这种变频器采用开环控制方式，不能达到较高的控制性能，而且，在低频时，必须进行转矩补偿，以改变低频转矩特性。
(2) 转差频率控制
转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，它是在V/f控制的基础上，按照知道异步电动机的实际转速对应的电源频率，并根据希望得到的转矩来调节变频器的输出频率，就可以使电动机具有对应的输出转矩。这种控制方式，在控制系统中需要安装速度传感器，有时还加有电流反馈，对频率和电流进行控制，因此，这是一种闭环控制方式，可以使变频器具有良好的稳定性，并对急速的加减速和负载变动有良好的响应特性。
(3) 矢量控制
矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的。例如形成开关次数最少的PWM波以减少开关损耗。目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。
基于转差频率的矢量控制方式与转差频率控制方式两者的定常特性一致，但是基于转差频率的矢量控制还要经过坐标变换对电动机定子电流的相位进行控制，使之满足一定的条件，以消除转矩电流过渡过程中的波动。因此，基于转差频率的矢量控制方式比转差频率控制方式在输出特性方面能得到很大的改善。但是，这种控制方式属于闭环控制方式，需要在电动机上安装速度传感器，因此，应用范围受到限制。
无速度传感器矢量控制是通过坐标变换处理分别对励磁电流和转矩电流进行控制，然后通过控制电动机定子绕组上的电压、电流辨识转速以达到控制励磁电流和转矩电流的目的。这种控制方式调速范围宽，启动转矩大，工作可靠，操作方便，但计算比较复杂，一般需要专门的处理器来进行计算，因此，实时性不是太理想，控制精度受到计算精度的影响。
(4) 直接转矩控制
直接转矩控制是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩，通过检测定子电阻来达到观测定子磁链的目的，因此省去了矢量控制等复杂的变换计算，系统直观、简洁，计算速度和精度都比矢量控制方式有所提高。即使在开环的状态下，也能输出100%的额定转矩，对于多拖动具有负荷平衡功能。
(5) 最优控制
最优控制在实际中的应用根据要求的不同而有所不同，可以根据最优控制的理论对某一个控制要求进行个别参数的最优化。例如在高压变频器的控制应用中，就成功的采用了时间分段控制和相位平移控制两种策略，以实现一定条件下的电压最优波形。
(6)其他非智能控制方式
在实际应用中，还有一些非智能控制方式在变频器的控制中得以实现，例如自适应控制、滑模变结构控制、差频控制、环流控制、频率控制等。
2.2 智能控制方式
智能控制方式主要有神经网络控制、模糊控制、专家系统、学习控制等。在变频器的控制中采用智能控制方式在具体应用中有一些成功的范例。
(1) 神经网络控制
神经网络控制方式应用在变频器的控制中，一般是进行比较复杂的系统控制，这时对于系统的模型了解甚少，因此神经网络既要完成系统辨识的功能，又要进行控制。而且神经网络控制方式可以同时控制多个变频器，因此在多个变频器级联时进行控制比较适合。但是神经网络的层数太多或者算法过于复杂都会在具体应用中带来不少实际困难。
(2) 模糊控制
模糊控制算法用于控制变频器的电压和频率，使电动机的升速时间得到控制，以避免升速过快对电机使用寿命的影响以及升速过慢影响工作效率。模糊控制的关键在于论域、隶属度以及模糊级别的划分，这种控制方式尤其适用于多输入单输出的控制系统。
(3) 专家系统
专家系统是利用所谓“专家”的经验进行控制的一种控制方式，因此，专家系统中一般要建立一个专家库，存放一定的专家信息，另外还要有推理机制，以便于根据已知信息寻求理想的控制结果。专家库与推理机制的设计是尤为重要的，关系着专家系统控制的优劣。应用专家系统既可以控制变频器的电压，又可以控制其电流。
(4) 学习控制
学习控制主要是用于重复性的输入，而规则的PWM信号(例如中心调制PWM)恰好满足这个条件，因此学习控制也可用于变频器的控制中。学习控制不需要了解太多的系统信息，但是需要1~2个学习周期，因此快速性相对较差，而且，学习控制的算法中有时需要实现超前环节，这用模拟器件是无法实现的，同时，学习控制还涉及到一个稳定性的问题，在应用时要特别注意。
3 变频器控制的展望
随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术的发展，变频器的控制方式今后将向以下几个方面发展。
(1) 数字控制变频器的实现
现在，变频器的控制方式用数字处理器可以实现比较复杂的运算，变频器数字化将是一个重要的发展方向，目前进行变频器数字化主要采用单片机MCS51或80C196MC等，辅助以SLE4520或EPLD液晶显示器等来实现更加完善的控制性能。
(2) 多种控制方式的结合
单一的控制方式有着各自的优缺点，并没有“万能”的控制方式，在有些控制场合，需要将一些控制方式结合起来，例如将学习控制与神经网络控制相结合，自适应控制与模糊控制相结合，直接转矩控制与神经网络控制相结合，或者称之为“混合控制”，这样取长补短，控制效果将会更好。
(3) 远程控制的实现
计算机网络的发展，使“天涯若咫尺”，依靠计算机网络对变频器进行远程控制也是一个发展方向。通过RS485接口及一些网络协议对变频器进行远程控制，这样在有些不适合于人类进行现场操作的场合，也可以很容易的实现控制目标。
(4) 绿色变频器
随着可持续发展战略的提出，对于环境的保护越来越受到人们的重视。变频器产生的高次谐波对电网会带来污染，降低变频器工作时的噪声以及增强其工作的可靠性、安全性等等这些问题，都试图通过采取合适的控制方式来解决，设计出绿色变频器。
4 结束语
变频器的控制方式是一个值得研究的问题，依靠致力于这项工作的有识之士的共同努力，使国产变频器早日走向世界市场并且成为一流的产品。
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