“3+6”模式,解决变频器抗干扰问题 点击:5 | 回复:0



ckmro138

    
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发表于:2020-11-26 11:55:24
楼主

变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产中几乎离不开变频器,即使在日常生活中,电梯、变频空调等也成为不可缺少的部分,变频器已经开始渗入到生产、生活的各个角落。

 

然而,变频器干扰问题一直很让人头痛,而且干扰严重时甚至会导致控制系统无法投入使用。因此,今天想和大家聊聊的就是怎么解决变频器的干扰问题。

 

三种干扰形式

 

大家应该知道变频器是用来改变频率的。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。

 

这种工作原理会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仪表形成干扰,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仪表形成干扰,而与仪表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。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。

 

干扰源分析和抑制

 

1、输入端(RST

 

变频器通过二极管三相全桥电路将交流电整流成直流电,其输入电流是大脉冲状,非正弦波,含有高次谐波。这种高次谐波一般在20次谐波以内,可能会影响到此供电线路上的其他设备,属于传导性干扰。

 

一般对策:加输入电抗器(对低次谐波),加输入滤波器或磁环(对高次谐波),或改变其他用电设备的接线点以远离RST端子。

 

2、输出端(UVW

 

变频器的PWM输出端,电压是调制方波,电流是正弦波状的狗牙波,含有丰富的高次谐波,与载波频率成各种比例关系,当载波频率较高时也会变成射频干扰。属于传导性加感应性干扰。

 

一般对策:变频器输出线加屏蔽套管,在变频器侧单端接地;加输出电抗器或输出滤波器或磁环;改变走线方式远离其他电路线路;降低载波频率等。

 

3、接地

 

接地不良的问题:

 

A、没有接好或接地电阻太大(接地电阻应小于10Ω),导致变频器运行产生感应电压。

B、三相电与单相电混用,或单相电的零线与地线共用及混用,形成电位差而产生干扰电压。

C、多端接地,如变频器与电机在不同地方接地,控制柜与变频器用不同的地方接地等等,都会产生跨步电压或电压异常而产生干扰。

 

一般对策:单点良好接地;分开回路电流与接地电流;分开主电路用电与控制回路用电;对所埋地线浇盐水,增强导电性等。

 

4、配线

 

注意与检查事项:

 

ARSTUVW线不能同扎,要保持20~60cm(与强电电流大小有关)以上的距离,以防输出谐波干扰回馈到输入端而影响其他设备。   

B、主电路走线与控制信号线不能同槽或并行,一定要一起布线时,要保持垂直穿越,同时注意使用屏蔽线或双绞线,保证回路导线所包围的面积最小。

C、注意将高频线与低频线分散分开布置。

D、接地线不能太细太长。

E、其他设备控制回路用电尽量不在RST端子上取电,尽量从远端配电源取电。

 

5、隔离

 

注意将输入输出信号线进行必要的隔离,特别要注意扩展卡和外部电路的隔离;要考虑不同系统的电位电平问题,如强电与弱电,动力电与控制信号是否没有隔离?是否共地?客户电源与信号的系统接线与变频器信号逻辑是否一致?是否匹配?必要时可以采取隔离措施,如采用光耦,隔离变压器等;或改变接口电路设计。

 

6、电网

 

A、当电网存在高次谐波或波形畸变,或瞬间跌落等现象时,最好增加输入电抗器及输入滤波器或磁环等。

B、注意电网三相负载的平衡,以及三相三线制,三相四线制,三相五线制的混接,以免形成地电流和电压异常。

C、当变频器上端供电变压器大于变频器容量10倍以上且距离较近时,要加输入电抗器以改善输入电流波形,减少谐波干扰。




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