变频器抗干扰措施

浅谈变频器抗干扰措施

摘要：随着变频高速技术的发展与综合利用，使变频器行业在诸多领域得到空前的发展和应用，几乎国民经济各行各业都与变频器密不可分。“十二五”规划出台以来，节能减排就是各行各业发展的关键，受益于节能减排、绿色环保等战略的拉动，变频器的新技术改造越来越受到人们的重视。主要介绍了在工业控制系统中，变频器在抗干扰方面的一些相应措施和技术改进措施。

关键词：变频器；抗干扰；措施

1 变频器应用状况

随着工业自动化程度的不断提高，变频调速系统由于具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、节能效果显著等优点，被广泛的应用到了工业控制的各个领域中。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源|稳压器变换为另一频率的电能控制装置。通常情况下采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下（根据机种不同，为125%～200%）。用工频电源直接起动时，起动电流为6～7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2～1.5倍，起动转矩为70%～120%额定转矩；对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。

2 变频器干扰的来源及途径

变频器干扰来源可以分为两个方面，一个是外部电网的干扰，另

外就是变频器自身的干扰。电网中的谐波干扰，这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。比如晶闸管换流类设备对变频器的干扰。另外就是自身的干扰，在诸多控制系统中，多采用微机或者plc进行控制，在系统设计或者改造过程中变频器对微机控制板自身有干扰问题。当变频器的供电系统附近，存在高频冲击负载，变频器本身容易因为干扰而出现保护。

变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。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。在变频器组成的控制系统设计过程中，建议尽量不要采用模拟控制，特别是控制距离大于1m，跨控制柜安装的情况下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出，可以满足要求。如果非要用模拟量控制时，建议一定采用屏蔽电缆，并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重，需要实现dc/dc隔离措施。可以采用标准的dc/dc模块，或者采用v/f转换，光藕隔离再采用频率设定输入的方法。

3 变频器抗干扰的若干措施

变频器本身抗干扰给微机控制板输入电源加装emi滤波器、共模电感、高频磁环等，成本低。可以有效抑制传导干扰。另外在辐射

干扰严重的场合，如周围存在gsm、或者小灵通机站时，可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。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。在变频器输入侧添加电感和电容，构成lc滤波网络。主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其它装置产生的干扰，造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。

对于电源的扰动只需选择多重屏蔽的隔离变压器，并选择和处理好仪表供电电源的滤波、稳压就可以了。但强电磁场的干扰处理起来就复杂多了，其对仪表的影响较大，而且较难解决。因为这类干扰由于电磁感应而在仪表或系统的回路中产生感应电压，从而影响仪表及控制系统的正常工作或程序的正常运行。

3.1 变频器控制电路

给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，称为控制电路，控制电路由以下电路组成：频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下

3.2 变频器控制回路的抗干扰措施

由于主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干

扰源，而其周边控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其它装置产生的干扰，造成变频器自身和周边设备无法正常的工作。因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。变频器的基本控制回路，同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种：4～20ma电流信号回路（模拟）；1～5v/0～5v电压信号回路（模拟）。

3.3 静电耦合干扰和静电感应干扰

指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势。加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径40倍以上时，干扰程度就不大明显。在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地。

3.4 电波干扰和接触不良干扰

指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽，屏蔽用的铁箱要接地。对继电器触点接触不良，采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。对电缆连接点应定期做拧紧加固处理。

3.5 削弱干扰源

接入电抗器或滤波器，对小功率变频器，成本较高，我们采用一种低成本的电磁干扰抑制方法：将电机电缆从铁氧体环中穿过，使穿过部分导线的阻抗局部增大，阻止电磁干扰电流通过。如将导线在铁氧体环上绕几圈，总的电感和阻抗值将随圈数的平方而增大。电机电缆可从铁氧体环中穿过三次。但应注意，连接电机和变频器的接地线应留在环外。

3.6 计算机系统及软件抗干扰技术

随着计算机技术的发展，在变频器的控制系统引入微处理器，使变频器的性能大大提高。采用抗干扰技术软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号，大大提高变频器抗干扰能力。

3.7 变频器的接地可以在很大程度上抑制干扰，提高系统的抗干扰能力。但是假如接地不良，反而会对设备产生干扰。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式。

4 结束语

本文通过对变频器运行过程中产生的干扰问题的分析，提出了解决这些实际问题的措施，随着科学技术的发展，变频器不但会在选矿行业而且会在其它各个行业应用越来越广泛，用户会对变频器应用提出更高的要求，同时变频器也会适应用户要求的取得更快的发展，工控系统对变频器的要求也越来越高，相信在不久的将来，满足更高技术水平的变频器将会应运而生。

参考文献

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