变频器电磁干扰的抑制措施

张念华雎春敬杜守刚吴军成

（大庆油田有限责任公司第二采油厂第二作业区黑龙江大庆市163000）

摘要：本文通过分析变频器的工作原理，对变频器电磁干扰产生的原因、造成的危害以及传播的途径进行研究，探讨了抑制干扰的具体措施，旨在解决变频器电磁干扰产生的相关问题。

关键词：变频器；电磁干扰原理；危害；传播路径；抑制措施

变频调速是交流电机进行调速的主要方式，使用变频器进行调速工作既可以显著减少电能消耗，快速完成调速，又可以在电机启动时减少电网对电机的机械冲击和对电网的冲击。变频器内部由整流和逆变两部分电路构成，逆变电流是在前级整流电路直流电压的前提下，将控制器输出的高频PWM脉冲沿控制晶闸管进行通断操作，由此将直流电压转换成脉冲电压，最后通过滤波环节转变为逆变输出电压。

一、变频器电磁干扰

1、变频器干扰产生原理

变频器输入侧谐波干扰。变频器在工作时，其输入侧需要将交流电源变换为直流电源。整流器在整流环节由于其自身非线性特点，容易产生功率较大的高次谐波，输入端电压波形和电流波形将会因此产生变化，电网将会受到一定程度的冲击【4】。再者，PWM变频系统的工作过程是利用功率变换器来变换和控制电压，因此电流和电压在短时间内可能产生正负跳变，随之将会产生高次谐波。

变频器输出侧谐波干扰。由于变频器输出侧电压是正弦脉宽、幅值等于直流侧电压值的窄矩波形因而输出侧的电压梯度很大，电压脉冲中含有基波、开关频次的谐波以及倍频、边频谐波。

2、变频器干扰的危害

变频器产生的谐波干扰会通过变频器传输导线传导给系统的其他设备，电机产生噪音，其特质零件和铜制零件会受到磨损，从而影响电压波动【3】。电磁干扰是以电磁辐射形式进行传播，周围的电子、电气设备均会受到影响。变频器中的谐波电流甚至会与相邻路线产生电磁感应现象，影响到传感器等敏感元件和设备的正常工作。

3、变频器干扰的传播途径

变频器的传播途径是传导、辐射和感应耦合三种形式。传导干扰是指通过负载电缆等导体对设备产生干扰。干扰信号会对电机产生冲击磨损，使得网络电压畸变，并且影响其他相邻设备的工作。辐射干扰是指进出线电缆、外壳、外壳接地线在工作时发射电磁波，外围设备将会受到影响。感应耦合干扰是指干扰信号借助变频器输入、输出电缆对临近线路产生电流电压干扰。感应耦合的形式包括电容耦合、电感耦合和混合耦合三种形式。

二、变频器电磁干扰的抑制措施

1、抑制干扰源

扩频调制技术。扩频调制技术来自于通信工程中的扩频理论的PWM开关变换技术，具体指将扰动能量分散到频点基带上，降低变频器的电磁干扰，从源头上抑制干扰源。

软开关技术。变频器的干扰主要是在功率元件的开通、关断环节产生，在这个过程中产生了电压电流的变化，使得开关受到损耗并且产生噪音。软开关技术是针对这一情况而出现的，具体指在电路中增加小电感或电容等谐振原件，使得开关损耗降低、开关噪音减少【1】。

2、切断干扰传播路径

（1）隔离

隔离分为干扰源隔离和易受干扰部分隔离两种，通过切断干扰传播的路径，使电器、电路和信号之间不受到邻近变频器产生电磁波的影响。

干扰源隔离法是指在电源和放大器电路之间采用隔离变压器，以此来限制由电源线传播出来的电磁干扰。

信号隔离法是指把信号源和变频器在电气上进行隔离。信号隔离法可以很大程度上降低共模干扰对系统造成的损害，将外部信号输出端和变频器信号输入端进行切断操作。

（2）滤波

滤波是指借助于滤波器，抑制干扰信号通过变频器电源线传导至电源和发动机，从而降低电磁噪声和电源损耗。设置滤波器的方式有两种，分别是在输入侧设置的输入滤波器和在电源线上设置的输出滤波器【2】。

输入滤波器的线路滤波器是由电感线圈构成，主要作用是减少对电源的干扰，工作原理是增加线路的高频抗阻能力以削弱高频谐波电流。输入滤波器的辐射滤波器是由高频电容构成，主要作用是减少电源产生的电磁波对电子控制器或敏感电子设备的变送器的干扰，工作原理是吸收频率较高、辐射能量强的谐波

输出滤波器主要作用是削弱输出电流的高次谐波、抗干扰、较少电动机产生的高次谐波附加转矩，工作原理是抑制干扰信号通过变频器电源线传导干扰到电源、电动机等设备元件。

（3）屏蔽

屏蔽干扰源是最有效的抑制措施，主要是借助变频器自带金属外壳来完成屏蔽过程。变频器的信号线一般不超过20米，内芯采用双芯构造，将主电线和控制线完全分离。

（4）接地

接地是抑制噪音和电磁干扰的最直接方法，接地能够降低内部噪声的耦合、抑制外部干扰信号入侵。一般可采取多点接地、单点接地、经母线接地等多种形式。

三、总结

随着工业电气自动化技术的进步和经济的发展，人们对于生活质量的要求逐年增加，这使得工业技术不得不追求更大程度的进步，能够起到调速、节能等作用的变频器在电气自动控制、电力、通信等工业科技技术中的应用愈加广泛。采用正确的操作可以有效抑制电磁干扰，降低因此造成的危害和电气损耗。

参考文献：

[1]田苗，朱宇.变频调速系统中变频器的干扰及抑制[J].物联网技术，2016，6（8）：87-90.

[2]李明科.变频器在电力系统工程应用中的干扰及解决方法[J].通讯世界，2016，（15）：241-242.5.

[3]李玉飞，彭红玲.接地对矿用隔爆型变频器传导干扰的影响[J].煤炭工程，2016，48（5）：113-114，118.

[4]李弈星.变频器的干扰来源与抑制技术分析[J].技术与市场，2016，23（10）：154.