变频器输入侧并联滤波器的功能及应用

变频调速系统抗干扰措施作业指导书
摘要：本文介绍了对控制系统影响最大的变频器线路传导噪声的产生原因和应对措施，提出了一种实用的变频控制系统的抗干扰解决方案。

关键词：变频器噪声 抗干扰 滤波器
一． 引言
随着变频器市场的日益繁荣，变频器对PLC 控制系统及现场仪表的干扰问题也日益突出。

为了解决变频器干扰问题，我公司根据变频器产生干扰的机理，和多年变频器的工程实践，研制开发了变频器高频噪声滤波器，结合规范的现场接线，可基本解决变频器干扰现场仪表、控制器的问题。

二． 变频器噪声的产生原因
变频器造成的干扰有辐射噪声、静电噪声和线路传导噪声。

实践表明，对现场仪表和PLC 干扰最大的是线路传导噪声。

图1 变频器线路传导噪声产生示意图
Z
图2 变频器输出电压U 和噪声电流Is 的波形图
线路传导噪声的产生机理如图1所示：
寄生电容Cp 存在于电机电缆和电机内部，因此变频器的PWM 输出电压波形通过寄生电容产生一个高频脉冲噪声电流Is ，使变频器成为一个噪声源。

由于噪声电流Is 的源是变频器，因此它一定要流回变频器。

图中ZE 为大地阻抗，ZN 为动力电缆与地之间的阻抗。

如果变频器和电机只使用3根电机电缆连接，则高频噪声电流Is 以一个不确定的路线流回变频器，并在此回路中产生高频分量压降，影响其它设备。

由以上分析可知，如果给高频噪声电流一个确定的通道，使其不流向其他设备，则可以解决变频器的线路传导噪声干扰问题。

三． 线路传导噪声的干扰抑制方法
1．如图3所示，对EMC 没有严格要求的工控现场，可以将电机外壳和变频器外壳用导线连接，然后接地，这样，即完成了电机的保护接地，又使电机产生的高频噪声电流Ism 能沿保护接地线流到变频器外壳，然后在变频器的输入端安装高频噪声滤波器（如我公司
U
Is
xx 系列滤波器），高频滤波器的外壳也接地。

这样高频噪声电流Ism 就能沿着保护接地线和高频噪声滤波器顺利的流回变频器内部，流入其他控制系统的噪声电流就会大大减少。

图3 EMC 要求不严格的噪声对策示意图
2．如图4所示，在要求EMC 严格的场合，为使电缆产生的高频噪声电流Isw 也能沿确定路线流回变频器，需要采用屏蔽电机电缆。

电缆屏蔽层必须连接到变频器外壳和电机外壳上，而且必须在变频器的输入端安装高频噪声滤波器（如我公司xx 系列滤波器）。

这样高频噪声电流Is 就会沿着电机电缆屏蔽层流回变频器，流入其他控制系统的噪声电流就会大大减少。

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图4 EMC 要求严格的噪声对策示意图
四． 变频控制系统的抗干扰解决方案
1．采用第二节中所述方法，减少变频器的线路传导噪声； 2．传感器线和I/O 接口线与动力电缆间至少间距10cm 。

3．系统中传感器、I/O 接口应采用屏蔽线，对于某些干扰严重的场合，建议将传感器、I/O 接口屏蔽层与控制板的控制地相连。

4． 给仪表和PLC 系统的输入电源加装EMI 滤波器，成本低。

可以有效抑制传导干扰。

5．对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。

电机动力线使用3芯屏蔽Z 控制柜
图5 变频控制系统抗干扰对策示意图
五． 结束语
本文从变频器实际应用系统中出现的问题出发，有针对性地提出了变频干扰现场仪表和PLC 系统的解决问题的方法及改进的建议，对于变频器在实际工程中的应用有一定的参考价值。

[参考文献]
1．西门子自动化与驱动产品符合电磁兼容规则的安装规范手册 SIEMENS 公司
2．EMC Compliant Installation and Configuration for a Power Driver System ABB 公司
不要将控制线接地
不要将仪表外壳直接接地
控制柜 线与传感公共端上（信号电源的0V ）。