变频器电气干扰原因及预防措施

何浩祥

（广州环保投资集团永兴电力有限公司）

摘要：随着科技的不断发展，变频器得到了广泛的运用，它的使用情况备受关注。在变频器运行过程中，会受到一定的电气干扰，为了抵抗变频器受到的电气干扰，需要对电气设备采取一定的抑制对策，保证变频器的正常运行。

关键词：变频器；电气干扰；原因；预防措施

引言

目前工业所用变频器，其开关元件大多采用较大功率的开关元件，如：IGBT、GTO等。变频器的主要控制方法有：U/F（恒压频率比）、PAM（脉冲幅度调制）以及矢量控制等。变频器以其节能、软启动、多台控制等优点在现代工业生产中得到广泛应用。但变频器也有自身缺陷，即易受到电气干扰，干扰来源来自变频器自身及外围设备等，变频器在电气干扰下，其运行可靠性受到较大影响。因此，在实际应用中，需做好电气干扰的预防措施，以保证变频器能够可靠运行。

一、变频器概念和功能

1.1变频器概念

变频器是指一种通过改变电机电源频率来控制交流电动机的电力控制设备。变频器的实质是对微电子、变频等科学技术的应用。变频器的构成主要包含微处理、驱动、制动等单元和逆变、滤波、整流，等等。另外，变频器的保护功能主要包括过载、过流及过压等保护功能。随着工业自动化发展速度的逐渐加快，变频器的应用前景也变得更加广阔。

1.2变频器功能

变频器所具备的功能主要分为可调转矩极限、节能、减少机械传动部件、加速功能可控、控制电机启动电流、停止方式受控、启动时所需功率更低、降低电力线路的电压波动，等等。

二、变频器电气干扰原因

2.1外部电力设备对变频器造成干扰

一般情况下，变频器所连接的外部电力设备有多种，如继电器、电磁接触器等。在这些电力设备应用中，所产生的电力噪声会对变频器造成影响，使其出现电气干扰问题，从而导致变频器的运行出现问题。

2.2变频器对外部电力设备造成干扰

变频器与外部电力设备之间的干扰是相互的，不仅外部电力设备会干扰变频器的正常运行，在变频器的运行过程中，也会产生电力噪声对外部电力设备的使用造成影响。当外部电力设备受到变频器的干扰时，其所产生的误动作会影响变频器的运行。在变频器运行过程中所产生的电磁噪声主要分为三种类型，即电源传播噪声、辐射传播噪声和感应噪声。同时，变频器的输出动力线也会出现泄漏电流问题，这种泄漏电流会对继电器、断路器等外部电力设备的运行造成影响。

三、干扰分析及预防措施

先以某化工公司为例，该公司合成氨装置氨泵变频器移位改造以后，每次起动变频器时，会影响合成塔温度测量指示，因为合成塔温度测量采用的一次元件为热电偶，毫伏信号易受到干扰，因此初步判断是变频器干扰造成合成塔温度测量值波动且异常升高。

3.1相关分析

变频器移位改造前未有此现象。变频器在移位改造时，变频器供电线缆走电气专用槽盒，仪表控制线缆所走位置未动，变频器移装位置也远离合成塔设备足有200m，但变频器移位后工艺操作过程中对合成塔温度控制系统的仪表指示干扰现象明显，给设备自动化稳控带来波动和风险。分析认为是变频器供电线路在电气槽架敷设时有和仪表槽盒中温度测量控制线缆临近、交叉或平行走线的地方，出现了变频器通过感应耦合方式对外部设备测量数据的干扰源。

3.2预防措施

减少干扰的主要原则是抑制干扰源，通过针对干扰对自控系统的藕合通道采取隔离、滤波、屏蔽、接地等相结合的综合手段，降低自控系统对干扰信号的敏感性。

①静电耦合的干扰。合成塔控制线缆与氨泵变频器的供电线缆在管廊中并行敷设，最大可能产生静电容耦合，在仪表控制线缆中产生干扰电势。由于正常生产中不可能重新布线，将变频器供电线缆在电气槽盒内最大限度的移位至远离控制线缆处，加大两条线缆的静电耦合距离，尽可能的减少干扰强度。

②静电感应的干扰。指变频器供电线路周围产生的磁通变化在仪表控制线缆中感应出的电势，干扰的大小取决于干扰源电缆产生的磁通大小、控制线缆形成的闭环面积和干扰源电缆与控制线缆间的相对角度。首先从工艺操作出发，要求变频器操作缓慢适度，减少干扰源强度；其次针对原控制线缆与变频器供电电缆铺设间距较近，分离又十分困难的特点，采用完善控制线缆金属槽盒，增加有效隔离的办法增强抗干扰效果。

③接触不良的干扰。变频器移位前未出现干扰现象，移位后可能是由于变频器控制电缆在重新接线过程中出现接触不良，接线阻值变化致使变频器供电电缆中产生干扰强度增大，造成对仪表控制线缆信号的干扰。对变频器继电器触点进行检查，通过采用并联触点、镀金触点继电器和密封式继电器的办法消除了接触不良，同时对电缆连接点逐一进行了拧紧加固处理。

④接地的干扰。对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰，比如设置2个以上接地点，接地处会产生电位差，产生干扰。因此对变频器接地和仪表控制线缆信号接地进行了检查。通过对控制回路的信号线屏蔽的检查，确保一点接地，接地线不作为信号的通路使用。在变频器侧使用专设的接地端子，不与其他接地端子共用，接地端子引接点的电阻小于100Ω。仪表的屏蔽连续到和电缆导体同样长，在端子箱中屏蔽端子互相连接。大修停车期间将仪表控制线缆全部更换为1．5mm×2芯屏蔽绞合绝缘电缆。

3.3其他预防措施

为消除变频器干扰对其他仪表自控设施的影响，从基础硬件上采取措施是最基本和最重要的抗干扰措施，这对老企业的应用存在困难，但在新装置的施工建设中应该充分考虑。如：①合理布线，强电和弱电分离，保持一定距离。一般将控制电缆与其它动力电缆分离铺设，分离距离通常往30cm以上，分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。②使用隔离变压器，，变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器，以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。③使用适当的电抗器，在变频器输入回路内串入电抗器用来抑制较低谐波电流，根据接线位置的不同，主要分为交流电抗器和直流电抗器两种。④安装滤波器，，在变频器的输入及输出侧加滤波器，可以滤去高次谐波。除传统的无源滤波器（LC滤波器）目前还在应用外，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿不受电网阻抗的影响，因此受到广泛重视。⑤屏蔽干扰源，屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，阻止电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是外部信号控制变频器时，要求信号线尽量短些，且采用双芯屏蔽以降低共模干扰，并与电路及控制回路完全分离，决不能放于同一配管或线槽内。周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

结束语

变频器运行过程中很容易受到外部电力设备的影响，同时，其也会对继电器、电机等外部电力设备造成干扰。在电气干扰条件下使用变频器和外部电力设备，则变频器和设备使用的安全性无法得到保证。因此，为了保证变频器能够正常运行，则需要对变频器电气干扰问题进行预防，并且要针对电气干扰问题产生的不同原因选择适宜的预防措施，如安装滤波器或抑制器，以便确保变频器电气干扰问题能够得到有效地解决，从而保证变频器能够正常运行。

参考文献：

[1]徐淑莉.电气设备抗干扰能力的探索2013.5

[2]邹玉东.变频器干扰问题的解决方法研究2015.6

[3]王成霞.电子设备的电磁兼容.2013.9