變頻器在應(yīng)用中的干擾主要表現(xiàn)為:高次諧波、噪聲與振動、負載匹配、發(fā)熱等問題。這些干擾是不可避免的,因為變頻器的輸入部分為整流電路,輸出部分為逆變電路,它們都是由起開關(guān)作用的非線性元件組成的,而在開斷電路的過程中,都要產(chǎn)生高次諧波,從而使其輸入電源和輸出的電壓波形和電流波形產(chǎn)生畸變。下面針對諧波問題進行分析并提出相應(yīng)措施。
容量較小的變頻器,高次諧波的影響較小。但容量較大或數(shù)量較多時,就必須處理由高次諧波電流引起的高次諧波干擾,否則將影響到設(shè)備和檢測元件,嚴重時可能使這些設(shè)備誤動作。根據(jù)英國的ace 報告,各種對象對高次諧波的敏感程度如下:電動機在10 %～20 %以下無影響;儀表電壓畸變10 % ,電流畸變10 % ,誤差在1 %以下;電子開關(guān)超過10 %會產(chǎn)生誤動作;計算機超過5 %會出錯。鑒于以上情況,在工業(yè)現(xiàn)場中,必須采取措施降低干擾,把干擾抑制在允許的范圍內(nèi)。
1. 切斷干擾傳播途徑
(1) 干擾的傳播常通過共用的接地線傳播。將動力線的接地與控制線的接地分開是切斷這一途徑的根本方法,即將動力裝置的接地端子接到地線上,將控制裝置的接地端子接到該裝置盤的金屬外殼上。
(2) 信號線靠近有干擾源的導(dǎo)線時,干擾會被誘導(dǎo)到信號線上,使信號受到干擾,布線分離對消除這種干擾行之有效。實際工程中需把高壓電纜、動力電纜、控制電纜常常與儀表電纜、計算機電纜分開布線,分走不同的橋架。變頻器的控制線也最好與其主回路線路以垂直的方式布線。
2. 抑制高次諧波
(1) 在變頻器前側(cè)安裝線路電抗器,可抑制電源側(cè)過電壓,并降低變頻器產(chǎn)生的電流畸變,避免使主電源受到嚴重干擾。
該方案價格便宜,但限制諧波的效率有限,且電抗太大時會產(chǎn)生無法接受的電壓降損失。
(2) 在變頻器前加裝lc 無源濾波器,濾掉高次諧波,通常濾掉5 次和7 次諧波,但該方法完全取決于電源和負載,靈活性小。
(3) 設(shè)置專用濾波器用來檢測變頻器和相位,并產(chǎn)生一個與諧波電流的幅值相同且相位正好相反的電流,通到變頻器中,從而可以有效地吸收諧波電流。
(4) 當(dāng)設(shè)備的附近環(huán)境受到電磁干擾時,應(yīng)裝設(shè)抗射頻干擾濾波器,可減少主電源的傳導(dǎo)發(fā)射,且要采取措施屏蔽電機電纜。
(5) 當(dāng)電機電纜長度大于50m或80m(非屏蔽) 時,為了防止電機啟動時的瞬時過電壓,減少電機對地的泄漏電流和噪聲,保護電動機,在變頻器與電機之間安裝電抗器。
(6) 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗。通常電源設(shè)備的內(nèi)阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用,內(nèi)阻抗越大,諧波含量越小,這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。因此選擇變頻器供電電源時,最好選擇短路阻抗大的變壓器。
(7) 采用變壓器多相運行。通用變頻器為六脈波整流器,因此產(chǎn)生的諧波較大。如果采用變壓器多相運行,使相位角互差30°,如y- δ、δ- δ組合的變壓器構(gòu)成12 脈波的效果,可減小低次諧波電流,很好的抑制諧波。