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电气系统变频器干扰成因及解决办法 　　【摘要】变频器的运行受到电網、交直流互换元件、补偿电容造成的畸变波形电压、电流的干扰，造成设备自身失控、失灵。本文就变频器应用中的工作原理，电磁干扰成因及传播路径及电磁辐射、谐波等干扰成因及其途径进行了论述，并对解决电磁干扰和抑制谐波提出了解决办法。 　　【关键词】变频器；电磁传导；感应耦合；隔离；屏蔽 　　引言 　　变频器作为节能应用与无级变速控制中越来越重要的自动化控制设备，在生产生活中的应用越来越广泛。但变频器的运行总是受到来自外部电網、晶闸管等交直流互换元件、电力补偿电容造成的畸变波形电压、电流的干扰，造成设备自身失控、失灵。同时由于在开关模式与高速运行切换的运行状态，其产生的大功率高次谐波和耦合性噪声对同一电網及变频器系统的其它电子线路产生谐波和电磁干扰；其次因它自身非正弦波电路耦合波形的传播，造成电路系统输入电压产生畸变，使电網系统及电机设备无功功率增加，直接影响电網及负载运转特性；再次它通过感应方式将电磁波耦合到对周边邻近的电子等设备中，其感应电压、电流信号直接干扰电子设备的正常运行。上述原因均局限了变频器的实际应用范围，为此本文就变频器应用系统中干扰的成因及其传播途径进行讨论，提出了抗干扰的解决办法。 　　1.变频调速电气系统的主要电磁干扰成因及传播路径 　　1.1变频器的工作原理 　　变频器一般由整流部分、电容部分、逆变部分和控制部分组成。系利用半导体元器件的导通特性，将工频电流变换为直流电流，再经过电容滤波整流，再被逆变器转化成不同频率、幅度的钜阵波形，最后被控制器控制输出和叠加为近似正弦波的交流电，并驱动交流电动机运行。 　　我们知道，交流电动机的同步转速表达式为： 　　n=60 f（1-s）/p （1） 　　式中n——异步电动机的转速； 　　f——异步电动机的频率； 　　S——电动机转差率； 　　P——电动机极对数。 　　由式（1）可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 　　1.2变频器的电磁干扰成因及传播路径 　　电磁干扰是指变频器电气系统，在外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。电網中大量的包含谐波源的电气负荷如：整流设备、非线性负载、电力补偿电容等，使电網中的电压、电流产生波形畸变，造成变频器出现过压、欠压及射频干扰，其主要表现为电網系统中有许多变频器输入、输出电流包含很多高次谐波。高次谐波挤占能源造成线路及设备无功损耗，并将部分能量传播出去，就形成对电气系统和变频器自身的污染性干扰源。变频器的整流桥对电網来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电網的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器逆变器技术的应用，由于其处于高速切换时，产生了大量耦合性噪声与谐波干扰。这些都直接对变频器电气系统内其他的电子、电气设备产生了电磁干扰源。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分为空间辐射干扰即传导、电磁辐射干扰、感应耦合。 　　1.2.1传导性干扰。电網中大量的包含谐波源的电气负荷输入电流波形呈现不连续中击波形式，有很强的高次谐波，其占工频50HZ基波的70%～80%；其输出端波形为方形波形，接近正弦波，与载波频率相等，谐波分量较大。电力系统电压、电流因畸变产生干扰源，其电磁干扰通过与其相连的导线向外发射，同时也通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰谐波传导入其它电路。干扰谐波信号将沿着线路进入配电变压器和中压網络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电網络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。其传播的路程可以很远。 　　1.2.2电磁辐射性干扰。变频器的整流桥对电網来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电網的其它电子、电气设备产生谐波干扰。若变频器外部没有一个全封闭金属外壳进行屏蔽，其将通过空间向外辐射电磁波干扰。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/us以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。若变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。 　　1.3.3感应耦合性干扰。感应耦合干扰可以分为导体间的电容耦合形式、电感