怎样消除通用变频器干扰问题
bmller 2021-04-02
变频器包括整流电路和逆变电路，输入的沟通电通过整流电路平和波回路，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，就能够起到调整电机力矩和速度的意图。这种作业原理导致以下三种电磁搅扰：
1、谐波搅扰：整流电路会发生谐波电流，这种谐波电流在供电体系的阻抗上发生电压降，导致电压波型发生畸变，这种畸变的电压关于许多电子设备构成搅扰(由于大部分电子设备仅能作业在正弦波电压条件下)，常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一守时，电压畸变在弱电源的状况下更加严峻，这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰，而与设备与变频器之间的间隔无关；
2、射频辐射搅扰：射频辐射搅扰来自变频器的输入电缆和输出电缆。在上述的射频传导发射搅扰的景象中，变频器的输入输出电缆上有射频搅扰电流时，由于电缆相当于天线，必然会发生电磁波辐射，发生辐射搅扰。变频器输出电缆上传输的PWM电压，同样包括丰厚的高频的成分，会发生电磁波辐射，构成辐射搅扰。辐射搅扰的特征是，当其他电子设备靠近变频器时，搅扰现象变得严峻。
3、射频传导发射搅扰：由于负载电压为脉冲状，因而变频器从电网吸取电流也是脉冲状，这种脉冲电流中包括了很多的高频成分，构成射频搅扰，这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰，而与设备与通用变频器之间的间隔无关；
依据电磁学的基本原理，构成电磁搅扰有必要具备三要素：电磁搅扰源、电磁搅扰途径、对电磁搅扰灵敏的体系。为避免搅扰，可选用硬件抗搅扰和软件抗搅扰。其中，硬件抗搅扰是最基本和最重要的抗搅扰办法，一般从抗和放两方面入手来按捺搅扰，其总体原则是按捺和消除搅扰源、切断搅扰对体系的耦合通道、下降体系搅扰信号的灵敏性。详细办法在工程上可选用阻隔、滤波、屏蔽、接地等方法。以下内容是处理现场搅扰的首要过程：
1、选用软件抗搅扰办法：详细来讲便是通过变频器的人机界面下调变频器的载波频率，把该值调低到一个恰当的规模。假如这个方法不能见效，那么只能采取下面的硬件抗搅扰办法。
2、进行正确的接地：通过现场的详细调研咱们能够看到，现场的接地状况是不甚理想的。而正确的接地既可所以体系有用地按捺外来搅扰，又能下降设备自身对外界的搅扰，是处理变频器搅扰最有用的办法。详细来讲便是做到以下几点：
(1)通用变频器的主回路端子PE(E、G)有必要接地，该接地能够和该变频器所带的电机共地，但不能与其它的设备共地，有必要单独打接地桩，且该接地址应该尽量远离弱电设备的接地址。一起，变频器接地导线的截面积应不小于4mm2，长度应操控在20m以内。
(2)其它机电设备的地线中，保护接地和作业接地应分隔单独设接地极，并最后汇入配电柜的电气接地址。操控信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分隔单独设接地极，并最后汇入配电柜的电气接地址。
3、屏蔽搅扰源：屏蔽搅扰源是按捺搅扰的很有用的方法。一般变频器自身用铁壳屏蔽，能够不让其电磁搅扰泄露，但变频器的输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号(从操控器上输出4~20mA信号)操控变频器时，要求该操控信号线尽或许短(一般为20m以内)，且有必要选用屏蔽双绞线，并与主电道路(AC380)及操控线(AC220V)完全分离。此外，体系中的电子灵敏设备线路也要求选用屏蔽双绞线，特别是压力信号。且体系中一切的信号线决不能和主电道路及操控线放于同一配管或线槽内。为使屏蔽有用，屏蔽层有必要可靠接地。
4、合理的布线：详细方法有：
(1)设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入输出线。
(2)其它设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入输出线平行。
假如采取了以上的方法之后还是不能够见效，那么继续以下方法：
5、搅扰的阻隔：所谓搅扰的阻隔，是指从电路上把搅扰源和易受搅扰的部分阻隔开来，使他们不发生电的联络。一般是在电源和操控器及变送器等放大器电路之间在电源线上选用阻隔变压器避免传导搅扰，电源阻隔变压器可应用噪声阻隔变压器。
6、在体系线路中设置滤波器：设备滤波器的效果是为了按捺搅扰信号从变频器通过电源线传导搅扰到电源和电动机。为削减电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为削减对电源搅扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有灵敏电子设备如操控器和变送器等，可在该设备的电源线上设置电源噪声滤波器避免传导搅扰。滤波器依据运用位置的不同，可分为：
(1)输入滤波器
一般有两种：
a、线路滤波器：首要由电感线圈构成，它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。
b、辐射滤波器：首要由高频电容器构成，它将吸收频率点很高的、具有辐射能量的谐波成分。
(2)输出滤波器也由电感线圈构成。它能够有用地削弱输出电流中的高次谐波成分。不只起到抗搅扰的效果，还能消弱电动机中由高次谐波发生的谐波电流引起的附加转矩。关于变频器输出端的抗搅扰办法，有必要留意一下方面：
a、变频器的输出端不允许接入电容器，避免在功率管导通(关断)瞬间，发生峰值很大的充电(或放电)电流，危害功率管；
b、当输出滤波器由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，有必要与电动机侧相接。
7、选用电抗器：在变频器的输入电流中频率较低的谐波成分(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等)所占的比重是很高的，它们除了或许搅扰其它设备的正常运转之外，还由于它们消耗了很多的无功功率，使线路的功率因素大为下降。在输入电路内串入电抗器是按捺较低谐波电流的有用方法。依据接线位置的不同，首要有以下两种：
(1)沟通电抗器：串联在电源与变频器的输入侧之间。其首要功用有：
a、通过按捺谐波电流，将功率因素进步至(0.75-0.85)；
b、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击；
c、削弱电源电压不平衡的影响。
(2)直流电抗器：串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功用比较单一，便是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在进步功率因素方面比沟通电抗器有用，可达0.95，并具有结构简略、体积小等优点。
因而，变频器的抗搅扰办法首要包括在变频器进线部分加装沟通电抗器和滤波器，进线和出线选用屏蔽电缆，一切电缆的屏蔽层与电抗器、滤波器、变频器和电机的保护地共同接地，且该接地址与其他接地址分隔，保持足够的间隔。一起，信号电缆和变频器的动力电缆不要平行布置。
此外，为避免变频器搅扰信号和操控回路，需要给操控器、外表和工控机选用单独的阻隔电源进行供电。
当变频器的供电体系邻近，存在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源或者选用滑环供电的场所，变频器仪器外表自身简单由于搅扰而呈现保护。主张用户选用如下办法：
1变频器输入侧，添加电感和电容，构成lc滤波网络。
2变频器的电源线，直接从变压器侧供电。
3条件许可的状况下，能够选用，单独的变压器。
4选用外部开关，量操控端子操控时，衔接线路较长时，主张选用屏蔽电缆。当操控线路与主回路，电源均在地沟中埋设时，除操控线必需选用屏蔽电缆外，主电道路路必需，选用钢管屏蔽穿线，减小彼此搅扰，避免变频器的误动作。
5选用外部通讯操控端子操控时，主张选用屏蔽双绞线，并将变频器侧的屏蔽层接地(pe假如搅扰十分严峻，主张将屏蔽层，接操控电源地(gnd关于 rs232通讯方法，留意操控线路，尽量不要逾越15m假如要加长，必需随之下降通讯波特率，100m左右时，能够正常通讯的波特率小于600bp关于rs485通讯，还必需考虑终端匹配电阻等。关于选用现场总线，高速操控体系，通讯电缆必需，选用专用电缆，并选用多点接地的方法，才干够进步可靠性。
6选用外部模拟量，操控端子操控时，假如衔接线路在1m以内，选用屏蔽电缆衔接，并实施变频器侧，一点接地即可;假如线路较长，现场搅扰严峻的场所，主张在变频器侧加装dc/dc阻隔模块，或者选用通过v/f转换，选用频率指令给定模式进行操控。
1、谐波搅扰：整流电路会发生谐波电流，这种谐波电流在供电体系的阻抗上发生电压降，导致电压波型发生畸变，这种畸变的电压关于许多电子设备构成搅扰(由于大部分电子设备仅能作业在正弦波电压条件下)，常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一守时，电压畸变在弱电源的状况下更加严峻，这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰，而与设备与变频器之间的间隔无关；
2、射频辐射搅扰：射频辐射搅扰来自变频器的输入电缆和输出电缆。在上述的射频传导发射搅扰的景象中，变频器的输入输出电缆上有射频搅扰电流时，由于电缆相当于天线，必然会发生电磁波辐射，发生辐射搅扰。变频器输出电缆上传输的PWM电压，同样包括丰厚的高频的成分，会发生电磁波辐射，构成辐射搅扰。辐射搅扰的特征是，当其他电子设备靠近变频器时，搅扰现象变得严峻。
3、射频传导发射搅扰：由于负载电压为脉冲状，因而变频器从电网吸取电流也是脉冲状，这种脉冲电流中包括了很多的高频成分，构成射频搅扰，这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰，而与设备与通用变频器之间的间隔无关；
依据电磁学的基本原理，构成电磁搅扰有必要具备三要素：电磁搅扰源、电磁搅扰途径、对电磁搅扰灵敏的体系。为避免搅扰，可选用硬件抗搅扰和软件抗搅扰。其中，硬件抗搅扰是最基本和最重要的抗搅扰办法，一般从抗和放两方面入手来按捺搅扰，其总体原则是按捺和消除搅扰源、切断搅扰对体系的耦合通道、下降体系搅扰信号的灵敏性。详细办法在工程上可选用阻隔、滤波、屏蔽、接地等方法。以下内容是处理现场搅扰的首要过程：
1、选用软件抗搅扰办法：详细来讲便是通过变频器的人机界面下调变频器的载波频率，把该值调低到一个恰当的规模。假如这个方法不能见效，那么只能采取下面的硬件抗搅扰办法。
2、进行正确的接地：通过现场的详细调研咱们能够看到，现场的接地状况是不甚理想的。而正确的接地既可所以体系有用地按捺外来搅扰，又能下降设备自身对外界的搅扰，是处理变频器搅扰最有用的办法。详细来讲便是做到以下几点：
(1)通用变频器的主回路端子PE(E、G)有必要接地，该接地能够和该变频器所带的电机共地，但不能与其它的设备共地，有必要单独打接地桩，且该接地址应该尽量远离弱电设备的接地址。一起，变频器接地导线的截面积应不小于4mm2，长度应操控在20m以内。
(2)其它机电设备的地线中，保护接地和作业接地应分隔单独设接地极，并最后汇入配电柜的电气接地址。操控信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分隔单独设接地极，并最后汇入配电柜的电气接地址。
3、屏蔽搅扰源：屏蔽搅扰源是按捺搅扰的很有用的方法。一般变频器自身用铁壳屏蔽，能够不让其电磁搅扰泄露，但变频器的输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号(从操控器上输出4~20mA信号)操控变频器时，要求该操控信号线尽或许短(一般为20m以内)，且有必要选用屏蔽双绞线，并与主电道路(AC380)及操控线(AC220V)完全分离。此外，体系中的电子灵敏设备线路也要求选用屏蔽双绞线，特别是压力信号。且体系中一切的信号线决不能和主电道路及操控线放于同一配管或线槽内。为使屏蔽有用，屏蔽层有必要可靠接地。
4、合理的布线：详细方法有：
(1)设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入输出线。
(2)其它设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入输出线平行。
假如采取了以上的方法之后还是不能够见效，那么继续以下方法：
5、搅扰的阻隔：所谓搅扰的阻隔，是指从电路上把搅扰源和易受搅扰的部分阻隔开来，使他们不发生电的联络。一般是在电源和操控器及变送器等放大器电路之间在电源线上选用阻隔变压器避免传导搅扰，电源阻隔变压器可应用噪声阻隔变压器。
6、在体系线路中设置滤波器：设备滤波器的效果是为了按捺搅扰信号从变频器通过电源线传导搅扰到电源和电动机。为削减电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为削减对电源搅扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有灵敏电子设备如操控器和变送器等，可在该设备的电源线上设置电源噪声滤波器避免传导搅扰。滤波器依据运用位置的不同，可分为：
(1)输入滤波器
一般有两种：
a、线路滤波器：首要由电感线圈构成，它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。
b、辐射滤波器：首要由高频电容器构成，它将吸收频率点很高的、具有辐射能量的谐波成分。
(2)输出滤波器也由电感线圈构成。它能够有用地削弱输出电流中的高次谐波成分。不只起到抗搅扰的效果，还能消弱电动机中由高次谐波发生的谐波电流引起的附加转矩。关于变频器输出端的抗搅扰办法，有必要留意一下方面：
a、变频器的输出端不允许接入电容器，避免在功率管导通(关断)瞬间，发生峰值很大的充电(或放电)电流，危害功率管；
b、当输出滤波器由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，有必要与电动机侧相接。
7、选用电抗器：在变频器的输入电流中频率较低的谐波成分(5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等)所占的比重是很高的，它们除了或许搅扰其它设备的正常运转之外，还由于它们消耗了很多的无功功率，使线路的功率因素大为下降。在输入电路内串入电抗器是按捺较低谐波电流的有用方法。依据接线位置的不同，首要有以下两种：
(1)沟通电抗器：串联在电源与变频器的输入侧之间。其首要功用有：
a、通过按捺谐波电流，将功率因素进步至(0.75-0.85)；
b、削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击；
c、削弱电源电压不平衡的影响。
(2)直流电抗器：串联在整流桥和滤波电容器之间。它的功用比较单一，便是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在进步功率因素方面比沟通电抗器有用，可达0.95，并具有结构简略、体积小等优点。
因而，变频器的抗搅扰办法首要包括在变频器进线部分加装沟通电抗器和滤波器，进线和出线选用屏蔽电缆，一切电缆的屏蔽层与电抗器、滤波器、变频器和电机的保护地共同接地，且该接地址与其他接地址分隔，保持足够的间隔。一起，信号电缆和变频器的动力电缆不要平行布置。
此外，为避免变频器搅扰信号和操控回路，需要给操控器、外表和工控机选用单独的阻隔电源进行供电。
当变频器的供电体系邻近，存在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源或者选用滑环供电的场所，变频器仪器外表自身简单由于搅扰而呈现保护。主张用户选用如下办法：
1变频器输入侧，添加电感和电容，构成lc滤波网络。
2变频器的电源线，直接从变压器侧供电。
3条件许可的状况下，能够选用，单独的变压器。
4选用外部开关，量操控端子操控时，衔接线路较长时，主张选用屏蔽电缆。当操控线路与主回路，电源均在地沟中埋设时，除操控线必需选用屏蔽电缆外，主电道路路必需，选用钢管屏蔽穿线，减小彼此搅扰，避免变频器的误动作。
5选用外部通讯操控端子操控时，主张选用屏蔽双绞线，并将变频器侧的屏蔽层接地(pe假如搅扰十分严峻，主张将屏蔽层，接操控电源地(gnd关于 rs232通讯方法，留意操控线路，尽量不要逾越15m假如要加长，必需随之下降通讯波特率，100m左右时，能够正常通讯的波特率小于600bp关于rs485通讯，还必需考虑终端匹配电阻等。关于选用现场总线，高速操控体系，通讯电缆必需，选用专用电缆，并选用多点接地的方法，才干够进步可靠性。
6选用外部模拟量，操控端子操控时，假如衔接线路在1m以内，选用屏蔽电缆衔接，并实施变频器侧，一点接地即可;假如线路较长，现场搅扰严峻的场所，主张在变频器侧加装dc/dc阻隔模块，或者选用通过v/f转换，选用频率指令给定模式进行操控。
