电气设备变频器的干扰成因及解决办法

杨尚超

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摘要：在现代自动化生产系统当中，电气设备变频器是节能应用与无级变速控制中非常重要的自动化控制设备，在现代生产生活中的应用十分广泛，具有重要作用和价值。然而，在自动化系统、电气设备变频器的运行过程中，容易出现电气设备变频器干扰，进而影响到设备运行和系统整体的运行，对于相关的生产工作其实是极为不利的。因此，在进行电气设备变频器的应用过程中，需要注重其干扰的成因分析，并且采取行之有效的方式和方法，这对于变频器更加稳定、可靠的运行具有重要作用。

关键词：电气设备；设备变频器；干扰原因；解决办法

前言：伴随着时间的推移，生产自动化系统具备了明显的电气设备集成化的趋势，而在这一趋势之下，导致电气设备变频器运作过程中受到电磁干扰的概率变得越来越高，严重情况下还会导致安全事故的出现，导致一线工作人员的人身安全受到比较大的负面影响。而想要保障电气设备变频器运行的可靠性和稳定性，需要注重避免出现干扰，进行准确判断并且采取针对性的措施， 这对于电气设备变频器的运行乃至于系统整体的运行都是极为重要的。所以，在接下来的文章中就将针对电气设备变频器的干扰成因及解决办法进行详尽阐述，望对电气设备变频器的应用起到一定的指导作用。

一、电气设备变频器的工作原理

变频器主要由整流器、滤波器、逆变器和控制电路组成。首先，交流电源通过整流器将交流电转换为直流电，并通过滤波器去除电流中的脉动。然后，直流电输入逆变器，逆变器根据控制信号和预设参数，通过高频开关器件（如IGBT）将直流电转换为可调节频率的交流电源。逆变器通过不断切换开关器件的导通和关断，控制输出电压的波形和频率[1]。具体而言，逆变器通过调整开关器件的导通时间和关断时间，改变输出电压的占空比，从而控制输出电压的有效值。通过调节开关频率，变频器可以控制输出电压的频率，从而实现对电机转速的调节和控制。此外，变频器还可以实现启动、制动、反向运行等功能，使电机在不同工况下具有较好的性能和灵活性。

二、电气设备变频器的干扰成因

（一）高频开关器件引起的辐射干扰

在电气设备变频器的运行过程中，变频器中的逆变器部分通过高频开关器件（如IGBT）来实现电源的变频和调节，这些开关器件工作时会产生高频电磁辐射，可能对周围的电子设备和通信系统造成干扰，这也是最为常见的电气设备变频器的干扰成因。

（二）输出电缆和电机引起的传导干扰

电气设备变频器的输出电缆与电机连接，由于电缆和电机之间的电磁耦合作用，变频器的高频开关信号可能通过电缆传导到电机端，引起电机绕组内部的电流和磁场分布的变化，进而对电机自身和周围的设备产生干扰[2]。

（三）输入电源引起的干扰

电气设备变频器作为电气系统中的一个重要组成部分，本身需要从电源获取电能进行工作。变频器会对电源造成谐波电流的注入，可能使电源系统中的电压波形失真，引起电源系统的干扰，电压波动就是其中之一。

（四）控制回路的干扰

变频器内部的控制回路和传感器等元件可能受到周围电磁场的影响，进而引起控制信号的失真和干扰。同时，变频器的控制信号输出也可能对外部的控制系统和传感器产生干扰。

三、电气设备变频器干扰的解决办法

（一）高频开关器件引起的辐射干扰解决办法

电气设备变频器运行过程中，高频开关器件引起的辐射干扰是最为常见的一种。在这一干扰的解决过程中，可以在变频器的输入端和输出端安装滤波器，可以有效地减少高频噪声的传播和辐射。输入端滤波器可以滤除电源线上的高频噪声，输出端滤波器可以滤除输出电缆上的高频噪声，可以有效减少辐射干扰。另外，设计变频器时，可以采用适当的电路布局和线路走线方式，减少电磁辐射的路径和面积。同时，还可以采用抗干扰性能更好的高频开关器件，如IGBT模块。并且电气设备变频器的设计制造角度来说，这项工作不能一蹴而就，相关工作人员和单位需要进行电磁兼容性测试，检测和评估设备的辐射水平和抗干扰能力，及时发现和解决干扰问题[3]。

（二）输出电缆和电机引起的传导干扰解决办法

面对输出电缆和电机引起的传导干扰，相关工作人员和单位可以使用带有屏蔽层的电缆，如屏蔽电源线或屏蔽控制电缆，可以有效地减少传导干扰的传播。屏蔽层通常是由金属箔或编织网构成，可以将干扰信号限制在电缆内部。另外，还需要注重电缆的合理布线，尽量减少电缆之间的交叉和平行。因为交叉和平行的电缆容易引发互相干扰，因此应尽量避免或通过距离隔离的方式来减少干扰。必要情况下，可以在电机或电缆周围设置金属屏蔽罩，可以将干扰信号限制在设备内部，减少对周围设备和系统的干扰。

（三）输入电源引起的干扰解决办法

电气设备变频器输入电源引起的干扰可以通过以下几种解决办法来应对，首先可以在变频器输入电源线上安装滤波器，可有效滤除电源线上的高频噪声。滤波器通常由电容器、电感和阻抗组成，可以将高频噪声短路到地，从而减少对电源系统的干扰。例如，可以选择使用电源线滤波器或EMI滤波器。其次可以合理设计电气设备的接地系统，确保各个部件之间的接地电位相等。这可以通过使用共同接地点、良好的接地导线布线和接地电阻等来实现。良好的接地系统可以提供良好的回流路径，减少干扰信号的传导

[4]。

（四）控制回路的干扰解决办法

面对电气设备变频器控制回路的干扰，在设计变频器控制回路时，应合理布置电路板、导线、连接器等，避免电源线与控制信号线之间的相互干扰。例如，可以采用分离布线方式，将电源线和控制信号线分开走，并且尽量保持一定的距离。另外还需要重视合理设计变频器控制回路的接地系统，确保各个部件之间的接地电位相等。这可以通过使用共同接地点、良好的接地导线布线和接地电阻等来实现。良好的接地系统可以提供良好的回流路径，减少干扰信号的传导。

结论：综上所述，引起变频器出现干扰的因素众多，因此为了减少变频器的干扰，需要采取一些措施，如合理设计和布局变频器系统、使用抗干扰能力强的电缆和滤波器、优化控制回路等。此外，也可以采用屏蔽措施，如金属屏蔽罩和屏蔽线夹等，来减少电磁干扰的传播和影响。

参考文献：

[1]张宏.电气设备变频器的干扰成因和解决对策[J].设备管理与维修,2022(20):23-24.

[2]董峰.通用变频器在工业设备应用中的问题及对策[J].现代信息科技,2019,3(21):56-57.

[3]周皎程,杨志刚,马少朴.变频器谐波干扰的解决方法[J].科技与企业,2015(23):89.

[4]李波,刘素芳. 电气设备变频器的干扰成因及解决办法[C]//河南省土木建筑学会.土木建筑学术文库(第15卷).土木建筑学术文库(第15卷),2011:514-515.