變頻器干擾問題
發(fā)布時間：2019-07-11 11:57:28來源：
1變頻器對微機控制板的干擾
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在注塑機、電梯等的控制系統(tǒng)中，多采用微機或者PLC進行控制，在系統(tǒng)設計或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機控制板的干擾問題。由于用戶自己設計的微機控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標準，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導和輻射干擾，往往導致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取必要措施。
(1)良好的接地。電機等強電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機控制板的屏蔽地，比較好單獨接地。對于某些干擾嚴重的場合，建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連【3】。6 b3 b$ T( e% P
(2)給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，成本低。可以有效抑制傳導干擾。另外在輻射干擾嚴重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通機站時，可以對微機控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進行屏蔽處理。3 |; P3 I/ F2 `; L( m5 `$ ~
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微機控制板的電源抗干擾措施7 D! q; }% }$ I- g! b; Q
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(3)給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導干擾，加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機與變頻器之間距離超過100m的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器L3，解決因為輸出導線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾。一個行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。請注意，在不添加交流輸出電抗器L3時，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現(xiàn)過流。當然在實際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。
減小變頻器對外部控制設備的干擾措施 |/ /4 l8 j1 J1 `$ c% s. P9 S0 y
(4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設計過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1M，跨控制柜安裝的情況下。因為變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實現(xiàn)遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重，需要實現(xiàn)DC/DC隔離措施。可以采用標準的DC/DC模塊，或者采用V/F轉(zhuǎn)換，光藕隔離再采用頻率設定輸入的方法。
2變頻器本身抗干擾問題
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當變頻器的供電系統(tǒng)附近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場合，變頻器本身容易因為干擾而出現(xiàn)保護。建議用戶采用如下措施：
(1)在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容，構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡。
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(2)變頻器的電源線直接從變壓器側(cè)供電。7 B1 d0 |: q k! o
(3)在條件許可的情況下，可以采用單獨的變壓器。3 Q3 Y8 h* ?( d; w
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(4)在采用外部開關量控制端子控制時，連接線路較長時，建議采用屏蔽電纜。當控制線路與主回路電源均在地溝中埋設時，除控制線必須采用屏蔽電纜外，主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾，防止變頻器的誤動作。
(5)在采用外部模擬量控制端子控制時，如果連接線路在1M以內(nèi)，采用屏蔽電纜連接，并實施變頻器側(cè)一點接地即可;如果線路較長，現(xiàn)場干擾嚴重的場合，建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換，采用頻率指令給定模式進行控制。
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(6)在采用外部通信控制端子控制時，建議采用屏蔽雙絞線，并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地(PE)，如果干擾非常嚴重，建議將屏蔽層接控制電源地(GND)。對于RS232通信方式，注意控制線路盡量不要超過15m，如果要加長，必須隨之降低通信波特率，在100m左右時，能夠正常通信的波特率小于600bps。對于RS485通信，還必須考慮終端匹配電阻等。對于采用現(xiàn)場總線的高速控制系統(tǒng)，通信電纜必須采用專用電纜，并采用多點接地的方式，才能夠提高可靠性。
2電網(wǎng)質(zhì)量問題
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在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場合，電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個車間中，有幾百臺變頻器等容性整流負載在工作時，電網(wǎng)的諧波非常大，對于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴重的污染，對設備本身也有相當?shù)钠茐淖饔茫p則不能夠連續(xù)正常運行，重則造成設備輸入回路的損壞。可以采取以下的措施：
集中整流的直流共母線供電方式) V* h8 @. n* I" P& ]& {8 p
(1)在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場合建議用戶增加無功靜補裝置，提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量
p (2)在變頻器比較集中的車間，建議采用集中整流，直流共母線供電方式。建議用戶采用12脈沖整流模式。優(yōu)點是，諧波小、節(jié)能，特別適用于頻繁起制動、電動運行與發(fā)電運行同時進行的場合。3 x! `& u8 p% {5 M* K9 k8 m- n
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(3)變頻器輸入側(cè)加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數(shù)，成本較低，可靠性高，效果好。1 R7 ~5 H' m7 q7 C3 p ^4 I. T7 I
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(4)變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC裝置，效果比較好，但成本較高。# q+ z1 M0 K Y$ U7 p
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在注塑機、電梯等的控制系統(tǒng)中，多采用微機或者PLC進行控制，在系統(tǒng)設計或者改造過程中，一定要注意變頻器對微機控制板的干擾問題。由于用戶自己設計的微機控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標準，在采用變頻器后，產(chǎn)生的傳導和輻射干擾，往往導致控制系統(tǒng)工作異常，因此需要采取必要措施。
(1)良好的接地。電機等強電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地，微機控制板的屏蔽地，比較好單獨接地。對于某些干擾嚴重的場合，建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連【3】。6 b3 b$ T( e% P
(2)給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環(huán)等，成本低。可以有效抑制傳導干擾。另外在輻射干擾嚴重的場合，如周圍存在GSM、或者小靈通機站時，可以對微機控制板添加金屬網(wǎng)狀屏蔽罩進行屏蔽處理。3 |; P3 I/ F2 `; L( m5 `$ ~
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微機控制板的電源抗干擾措施7 D! q; }% }$ I- g! b; Q
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(3)給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導干擾，加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2，可以提高功率因數(shù)，減小諧波污染，綜合效果好。在某些電機與變頻器之間距離超過100m的場合，需要在變頻器側(cè)添加交流輸出電抗器L3，解決因為輸出導線對地分布參數(shù)造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾。一個行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接。請注意，在不添加交流輸出電抗器L3時，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，增大了輸出對地的分布電容，容易出現(xiàn)過流。當然在實際中一般只采取其中的一種或者幾種方法。
減小變頻器對外部控制設備的干擾措施 |/ /4 l8 j1 J1 `$ c% s. P9 S0 y
(4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設計過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1M，跨控制柜安裝的情況下。因為變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出，可以滿足要求。如果非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜，并在傳感器側(cè)或者變頻器側(cè)實現(xiàn)遠端一點接地。如果干擾仍舊嚴重，需要實現(xiàn)DC/DC隔離措施。可以采用標準的DC/DC模塊，或者采用V/F轉(zhuǎn)換，光藕隔離再采用頻率設定輸入的方法。
2變頻器本身抗干擾問題
& o+ k0 E9 I
當變頻器的供電系統(tǒng)附近，存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場合，變頻器本身容易因為干擾而出現(xiàn)保護。建議用戶采用如下措施：
(1)在變頻器輸入側(cè)添加電感和電容，構(gòu)成LC濾波網(wǎng)絡。
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(2)變頻器的電源線直接從變壓器側(cè)供電。7 B1 d0 |: q k! o
(3)在條件許可的情況下，可以采用單獨的變壓器。3 Q3 Y8 h* ?( d; w
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(4)在采用外部開關量控制端子控制時，連接線路較長時，建議采用屏蔽電纜。當控制線路與主回路電源均在地溝中埋設時，除控制線必須采用屏蔽電纜外，主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾，防止變頻器的誤動作。
(5)在采用外部模擬量控制端子控制時，如果連接線路在1M以內(nèi)，采用屏蔽電纜連接，并實施變頻器側(cè)一點接地即可;如果線路較長，現(xiàn)場干擾嚴重的場合，建議在變頻器側(cè)加裝DC/DC隔離模塊或者采用經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換，采用頻率指令給定模式進行控制。
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(6)在采用外部通信控制端子控制時，建議采用屏蔽雙絞線，并將變頻器側(cè)的屏蔽層接地(PE)，如果干擾非常嚴重，建議將屏蔽層接控制電源地(GND)。對于RS232通信方式，注意控制線路盡量不要超過15m，如果要加長，必須隨之降低通信波特率，在100m左右時，能夠正常通信的波特率小于600bps。對于RS485通信，還必須考慮終端匹配電阻等。對于采用現(xiàn)場總線的高速控制系統(tǒng)，通信電纜必須采用專用電纜，并采用多點接地的方式，才能夠提高可靠性。
2電網(wǎng)質(zhì)量問題
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在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場合，電壓經(jīng)常出現(xiàn)閃變;在一個車間中，有幾百臺變頻器等容性整流負載在工作時，電網(wǎng)的諧波非常大，對于電網(wǎng)質(zhì)量有很嚴重的污染，對設備本身也有相當?shù)钠茐淖饔茫p則不能夠連續(xù)正常運行，重則造成設備輸入回路的損壞。可以采取以下的措施：
集中整流的直流共母線供電方式) V* h8 @. n* I" P& ]& {8 p
(1)在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場合建議用戶增加無功靜補裝置，提高電網(wǎng)功率因數(shù)和質(zhì)量
p (2)在變頻器比較集中的車間，建議采用集中整流，直流共母線供電方式。建議用戶采用12脈沖整流模式。優(yōu)點是，諧波小、節(jié)能，特別適用于頻繁起制動、電動運行與發(fā)電運行同時進行的場合。3 x! `& u8 p% {5 M* K9 k8 m- n
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(3)變頻器輸入側(cè)加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數(shù)，成本較低，可靠性高，效果好。1 R7 ~5 H' m7 q7 C3 p ^4 I. T7 I
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(4)變頻器輸入側(cè)加裝有源PFC裝置，效果比較好，但成本較高。# q+ z1 M0 K Y$ U7 p