*十三節(jié) 變頻器會(huì)帶來哪些電磁兼容/電能質(zhì)量問題

時(shí)間：2020-01-05作者：北京航天愛威電子技術(shù)有限公司瀏覽：698

 　　變頻器的出現(xiàn)為工業(yè)自動(dòng)化控制、電機(jī)節(jié)能帶來了革新。工業(yè)生產(chǎn)中幾乎離不開變頻器，即使在日常生活中，電梯、變頻空調(diào)也成為不可缺少的部分，變頻器已經(jīng)開始滲入到生產(chǎn)、生活的各個(gè)角落。然而，變頻器也帶來了許多**困擾，典型的現(xiàn)象包括：

　　變頻器工作時(shí)，繼電保護(hù)器誤動(dòng)作;

　　變頻器工作時(shí)，PLC工作異常、儀表讀數(shù)錯(cuò)誤;

　　工廠安裝了變頻器后，無功補(bǔ)償電容不能投切或者燒毀;

　　工廠安裝了變頻器后，原來的配電系統(tǒng)不再滿足要求，電纜、變壓器過熱，配電盤跳閘，變壓器噪聲增加;

　　變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，發(fā)熱嚴(yán)重、噪聲增加;

　　變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，絕緣容易損壞，軸承容易損壞。

　　變頻器之所以帶來這些問題，是由變頻器的工作原理所決定的。變頻器主要由兩部分組成：整流器和逆變器，整流器和逆變器是導(dǎo)致上述現(xiàn)象的根本原因。整流器工作時(shí)產(chǎn)生諧波電流，這在**已經(jīng)進(jìn)行了充分的討論。逆變器對(duì)直流電壓進(jìn)行控制，產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)波，PWM電壓波形是電磁干擾和損傷電機(jī)的根本原因，如圖1所示。

　　圖1 變頻器產(chǎn)生電磁兼容問題的原因

　　現(xiàn)代變頻器的體積較小，效率較高。然而，伴隨著這些技術(shù)進(jìn)步，上述的一些問題也越來越嚴(yán)重。之所以出現(xiàn)這樣的情況，是因?yàn)楝F(xiàn)代變頻器中使用了**的IGBT作為輸出電路的開關(guān)器件，這種器件的開關(guān)速度非?？?，使PWM波形的上升沿與下降沿很短。根據(jù)付立業(yè)分析，脈沖的上升沿越短，則意味著脈沖中所包含的高頻成份越豐富。高頻成份豐富，意味著會(huì)有更多的機(jī)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射與電磁耦合。另外，PWM較短的上升沿時(shí)間，也會(huì)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生較嚴(yán)重的損傷。

　　變頻器的導(dǎo)致電磁兼容問題和電能質(zhì)量問題的根本原因如表1所示。

　　表1 變頻器導(dǎo)致電磁兼容問題的機(jī)理和現(xiàn)象

序號(hào)	機(jī)理	導(dǎo)致的現(xiàn)象
1	電源線向電網(wǎng)注入諧波電流	繼電保護(hù)器誤動(dòng)作； PLC工作異常、儀表讀數(shù)錯(cuò)誤； 無功補(bǔ)償電容不能投切或者燒毀； 電纜、變壓器過熱，配電盤跳閘，變壓器噪聲增加；
2	電源線向電網(wǎng)注入射頻電流	使用同一個(gè)電網(wǎng)的電子設(shè)備、PLC工作異常、儀表讀數(shù)錯(cuò)誤； 計(jì)算機(jī)工作異常 數(shù)控設(shè)備精度降低
3	電源線產(chǎn)生電磁輻射	鄰近的電子設(shè)備、PLC工作異常 儀表讀數(shù)錯(cuò)誤；
4	輸出電纜產(chǎn)生電磁輻射
5	輸出的PWM電壓在電機(jī)端產(chǎn)生尖峰電壓	變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，絕緣容易損壞 電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重、噪聲增加；
6	輸出的PWM電壓在電機(jī)軸承中產(chǎn)生軸承電流	變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)，軸承容易損壞

　　由于變頻器工作時(shí)產(chǎn)生了很多電磁兼容和電能質(zhì)量問題，因此，在使用變頻器時(shí)，要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小這些電磁兼容和電能質(zhì)量問題可能。航天科工集團(tuán)二院706所，憑借對(duì)變頻器所關(guān)聯(lián)的電磁兼容問題的深入研究，開發(fā)了系列產(chǎn)品，能夠解決變頻器帶來的各種電磁兼容和電能質(zhì)量問題。針對(duì)變頻器的各種潛在危害，可以選用的產(chǎn)品如表2所示。

　　表2：針對(duì)變頻器各種危害可以采取的措施

要解決的問題	技術(shù)措施
減小變頻器的諧波電流**，滿足GB17625或者THID<8%的要求	在變頻器的電源輸入端安裝HTHF濾波器
減小變頻器的射頻電流傳導(dǎo)**，消除對(duì)其他電子設(shè)備的干擾	變頻器輸出端安裝電抗器，并安裝EMFI射頻干擾濾波器
保護(hù)電機(jī)的繞組，使其免受PWM電壓波的損傷（電纜的長(zhǎng)度小于300米）	在變頻器的輸出端安裝DVF濾波器 在電機(jī)端安裝SVA尖峰電壓吸收器
保護(hù)電機(jī)的繞組，使其免受PWM電壓波的損傷（電纜的長(zhǎng)度大于300米）	在變頻器端SWF正弦波濾波器
電機(jī)噪聲大，溫度高	在變頻器端SWF正弦波濾波器
電機(jī)軸承經(jīng)常損壞	在變頻器端SWF正弦波濾波器 在變頻器輸出端安裝EMFO共模濾波器 在電機(jī)端安裝SVA尖峰電壓吸收器
減小變頻器與電機(jī)之間的電纜的電磁輻射，消除對(duì)其他電子設(shè)備的干擾	在變頻器輸出端安裝EMFO共模濾波器
	使用屏蔽電纜


北京航天愛威電子技術(shù)有限公司專注于諧波濾波器,電源濾波器,有源濾波器,無源濾波器,無功補(bǔ)償裝置等

• 詞條

  詞條說明

• 現(xiàn)代建筑中的三次諧波問題

  1、現(xiàn)代建筑物與傳統(tǒng)建筑物有什么不同? 答：電氣負(fù)荷的性質(zhì)發(fā)生了根本的變化。過去的建筑物中，負(fù)荷基本是電阻性和電感性的，而現(xiàn)代建筑物中的負(fù)荷大部分是整流電路負(fù)荷。 整流電路就是將電網(wǎng)的交流電變換成直流電的裝置。任何電子設(shè)備，小到手機(jī)充電器、節(jié)能燈，大到復(fù)雜的通信設(shè)備、電子醫(yī)療設(shè)備、科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，都包含整流電路。因?yàn)槿魏坞娮泳€路都**使用直流電工作，需要整流電路完成供電的任務(wù)。 傳統(tǒng)的電氣負(fù)荷從電

• 一場(chǎng)高樓火災(zāi)的元兇

  去年7月的一個(gè)夜晚，廣州市民陳先生看到某樓盤30多層樓高的外墻上突然閃出火花，接著就起火了。接到報(bào)警后消防隊(duì)伍出動(dòng)了多輛消防車，經(jīng)過近半小時(shí)的撲救，才將火撲滅，所幸未造成人員傷亡。 經(jīng)過事故調(diào)查，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)是由33層的外墻上的廣告燈箱起火引發(fā)的。但是關(guān)于起火原因一直不能確定。一種說法是：廣告燈箱線路短路，導(dǎo)致線路電流過大，溫度過高，較終起火。但是稍有電工知識(shí)的人對(duì)這個(gè)結(jié)論很難接受。因?yàn)?，我們知道?/p>

• *五十三節(jié) 如何為干擾源設(shè)備配裝濾波器

  ? 上一節(jié)課*五十二節(jié) 干擾源是怎樣通過電源線形成干擾的我們明確了，解決電源干擾問題的較佳方案是在干擾源處采取措施。那么如何為干擾源設(shè)備配裝濾波器呢。本節(jié)提供一些基本原則。 **，一般的采用LC陷波電路的無源諧波濾波器，不適合用在設(shè)備的諧波治理上。這種濾波器并聯(lián)在線路上，為諧波電流提供一個(gè)低阻抗通路，如圖1所示。 這種原理的濾波不能用于設(shè)備的電源輸入端，主要是存在以下幾個(gè)方面的問題：

• *五十五節(jié) 中頻爐的電磁兼容問題與控制

  ? 中頻爐利用磁場(chǎng)感應(yīng)渦電流的原理對(duì)金屬進(jìn)行加熱。利用磁場(chǎng)感應(yīng)電流加熱金屬是一個(gè)傳統(tǒng)的工藝，但是過去大多采用工頻電流，直接采用工頻磁場(chǎng)感應(yīng)加熱的效率很低。中頻爐的原理是將工頻電流轉(zhuǎn)變成較高頻率(稱為中頻)的電流，提高了加熱效率，中頻爐的頻率一般在150Hz~3kHz。 中頻爐本身等效成一個(gè)變壓器，爐體內(nèi)部的待加工金屬是變壓器的次級(jí)繞組，爐體外面的線圈是初級(jí)繞組。當(dāng)在初級(jí)施加電流時(shí)，次級(jí)