变频器干扰问题的处理方法及技巧

变频器干扰问题的处理方法及技巧

工业控制系统中，干扰问题变得越来越引起人们的重视，特别是变频器对其它设备的干扰问题，我们如何去减少这些干扰呢？下面我们要说说，变频器干扰问题最有效的处理方法及技巧，抗干扰问题的处理方法如下：

1、加抗干扰磁环的原理与作用

数码设备传输线带有一根圆柱形的东西。这个是什么呢？是磁环，抗干扰磁环，或者说吸收磁环、铁氧体磁环。

为什么要设置抗干扰磁环？电脑机箱内的主板、CPU、电源、及IDE数据线都工作于很高的频率状态下，所以导致机箱里存在着大量的空间杂散电磁干扰信号，而信号强度也是机箱外的数倍至数十倍！没有磁环的USB线在这个空间内没有采取屏蔽措施，那么这些USB 线就成了很好的天线，接收周围环境中各种杂乱的高频信号，而这些信号叠加在本来传输的信号上，甚至会改变原来传输的有用信号，容易出现问题。

为了提高传输速率及稳定性，也为了减小传输线在传送数据时对其他设备，如声卡的干扰，设计了静电屏蔽层。这个屏蔽层是由一个较薄的金属箔片或者是多股细铜丝编织成网状做成，应用的是静电场的表面效应原理。也就是将数据传送线的外表面包上一层金属膜，并将这个屏蔽层与机箱进行接地，就可以很好地将数据线与空间干扰信号隔离！

吸收磁环，又称铁氧体磁环，常用于可拆卸的分离时磁环，它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料(Mn-Zn)制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。使正常有用的信号很好的通过，又能很好的抑制高频干扰信号的通过，而且成本低廉。

铁氧体抗干扰磁心特性

铁氧体抗干扰磁心是近几年发展起来的新型的价廉物美的干扰抑制器件，其作用相当于低通滤波器，较好地解决了电源线，信号线和连接器的高频干扰抑制问题，而且具有使用简单，方便，有效，占用空间不大等一系列优点，用铁氧体抗干扰磁心来抑制电磁干扰(EMI)是经济简便而有效的方法，已广泛应用于计算机等各种军用或民用电子设备。

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铁氧体是一种利用高导磁性材料渗合其他一种或多种镁、锌、镍等金属在2000℃烧聚而成，

在低频段，铁氧体抗干扰磁心呈现出非常低的感性阻抗值，不影响数据线或信号线上有用信号的传输。而在高频段，从10MHz左右开始，阻抗增大，其感抗分量仍保持很小，电阻性分量却迅速增加，当有高频能量穿过磁性材料时，电阻性分量就会把这些能量转化为热能耗散掉。这样就构成一个低通滤波器，使高频噪音信号有大的衰减，而对低频有用信号的阻抗可以忽略，不影响电路的正常工作。

EMI 吸收环/ 珠是一种用铁氧体制成的元件，是一种吸收损耗型元件。其特性表现为：吸收高频信号并将吸收的能量转化成热能耗散掉，从而达到抑制高频干扰信号沿导线传输的目的，其等效阻抗中电阻值分量是频率的函数，随着频率而变化。

EMI 吸收环/ 珠有效频段为2 1000MHz ，性能最佳频段则为5 200MHz ，在此频段吸收阻抗维持为一个常数。

EMI 吸收环/ 珠选择时要注意：通过电流大小正比于元件体积，两者失调，易造成饱和，降低元件性能，避免饱和的有效方法是将电源的两根线（正、负或火、地）同时穿过一个磁环。磁环在使用中还有一个较好的方法是让穿过磁环的导线反复串几下，一来可提高穿过环的面积，增加等效吸收长度，二来充分利用磁环具有磁滞特点，改善低端特性。

它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似。其电磁性能与添加金属成分以及烧结过程中的时间，温度与气体成分有关。分装式磁环要尽可能选用内径较小的，长度较长的磁环，同时，磁环一定要紧紧包住电缆，即磁环的内径尺寸要与电缆的外径尺寸紧密配合。

为什么要设置抗干扰磁环？/

电脑机箱内的主板、CPU、电源、及IDE数据线都工作于很高的频率状态下，所以导致机箱里存在着大量的空间杂散电磁干扰信号，而信号强度也是机箱外的数倍至数十倍！吸收磁环，又称铁氧体磁环，常用于可拆卸的分离式磁环，它是电子电路中常用的抗干扰元件，对于高频噪声有很好的抑制作用，一般使用铁氧体材料（Mn－Zn）制成。磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性，一般在低频时阻抗很小，当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。使正常有用的信号很好的通过，又能很好的抑制高频干扰信号的通过，而且成本低廉。

铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。电磁干扰滤波器中经常使用的一类磁芯就是铁氧体材料，许多厂商都提供专门用于电磁干扰抑制的铁氧体材料。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，他可以是电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。对于抑制电磁干扰用的铁氧体，最重要的性能参数为磁导率μ和饱和磁通密度Bs。磁导率μ可以表示为复数，实数部分构成电感，虚数部分代表损耗，随着频率的增加而增加。因此，它的等效电路为由电感L和电阻R组成的串联电路，L和R都是频率的函数。当导线穿过这种铁氧体磁芯时，所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加，但是在不同频率时其机理是完全不同的。

不同的铁氧体抑制元件，有不同的最佳抑制频率范围。通常磁导率越高，抑制的频率就越低。此外，铁氧体的体积越大，抑制效果越好。在体积一定时，长而细的形状比短而粗的抑制效果好，内径越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情况下，还存在铁氧体饱和的问题，抑制元件横截面越大，越不易饱和，可承受的偏流越大。

EMI吸收磁环/磁珠抑制差模干扰时，通过它的电流值正比于其体积，两者失调造成饱和，降低了元件性能；抑制共模干扰时，将电源的两根线（正负）同时穿过一个磁环，有效

信号为差模信号，EMI吸收磁环/磁珠对其没有任何影响，而对于共模信号则会表现出较大的电感量。磁环的使用中还有一个较好的方法是让穿过的磁环的导线反复绕几下，以增加电感量。可以根据它对电磁干扰的抑制原理，合理使用它的抑制作用。

铁氧体抑制元件应当安装在靠近干扰源的地方。对于输入／输出电路，应尽量靠近屏蔽壳的进、出口处。对铁氧体磁环和磁珠构成的吸收滤波器，除了应选用高磁导率的有耗材料外，还要注意它的应用场合。它们在线路中对高频成分所呈现的电阻大约是十至几百Ω，因此它在高阻抗电路中的作用并不明显，相反，在低阻抗电路（如功率分配、电源或射频电路）中使用将非常有效。

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结论:

由于铁氧体可以衰减较高频同时让较低频几乎无阻碍地通过，故在EMI控制中得到了广泛地应用。用于EMI吸收的磁环/磁珠可制成各种的形状，广泛应用于各种场合。如在PCB 板上，可加在DC/DC模块、数据线、电源线等处。它吸收所在线路上高频干扰信号，但却不会在系统中产生新的零极点，不会破坏系统的稳定性。

二、加输出滤波器

变频器输出端专用型滤波器，是变频器专用滤波器的一种，安装在变频器的输出侧与电机之间，用于减小变频器输出电流中的高次谐波层，抑制变频器的输出侧的浪涌电压

输出滤波器的作用

1、有效降低IGBT输出的高频谐波；

2、抑制dv/dt，延长电机寿命；

3、保护驱动装置电力电子元件不受主电源尖峰电流冲击；

4、提高系统可靠性型

旭康自动化

2012/4/15