1 抑制或削弱諧波影響的方法
?。?）為什么提高載波頻率可抑制或削弱諧波,？
變頻器的載波頻率是可調(diào)的，一般2耀16kHz,，當(dāng)諧波較大時(shí),，盡可能提高載波頻率，尤其是國(guó)產(chǎn)變頻器,。一般出廠值載波頻率都設(shè)置在較低值,，目的是為了減少IGBT的功耗。例載波頻率從2kHz提高到16 kHz 時(shí),，即增加8 倍,，功耗約增加2耀2.5倍，而發(fā)熱量增加4耀6.25倍,，當(dāng)載波頻率提高后,，輸出電流波形正弦性能變好，毛刺減少,，波形光滑,，對(duì)減少諧波有利，所以適當(dāng)提高載波頻率,，對(duì)抑制或減少諧波有利,。
（2）如何提高變頻器輸出頻率來(lái)減少諧波,？
輸出頻率提高對(duì)減少諧波影響有利,，只要使用許可，盡可能提高輸出頻率,，具體參考見(jiàn)表1.
隨輸出頻率提高,，諧波的絕對(duì)值增加，但相對(duì)50 Hz的相對(duì)值是減小的,。
?。?）加輸入交流電抗器能否削弱變頻器輸入端的諧波？
交流電抗器串接于三相輸入電路中的濾波效果不是很好,，用后能將cos漬提高到0.75耀0.85,。
1）當(dāng)電壓為380 V,，變壓器容量在500 kV·A以上，或大于變頻器容量的10倍時(shí),，配電變壓器容量及變頻器容量與選用交流電抗器的關(guān)系如圖1 所示,。
2）電源輸出電壓三相不平衡率大于3豫。
3）當(dāng)配電變壓器接有功率因數(shù)補(bǔ)償電容時(shí),，或有晶閘管（SCR）整流裝置時(shí),，對(duì)6 脈沖整流器，電抗器LAC 安裝與否的比較,，如圖2 所示。LAC 電抗值的大小與各次諧波電流的關(guān)系如圖3 所示,。
從圖3可見(jiàn)LAC對(duì)抑制5耀19次諧波效果很顯著,，一般選用時(shí)使電抗器上的電壓降約在額定電壓的3%為宜。當(dāng)然也可串接于變頻器的輸出電路中,，它的作用主要是抑制變頻器的發(fā)射干擾和感應(yīng)干擾,，抑制電動(dòng)機(jī)的電壓波動(dòng)效應(yīng)，其配置方式為額定功率臆18.5kW 的變頻器,，一般內(nèi)置,；額定功率逸22 kW 的變頻器，一般外置,，也有需要另外配置的情況,。
（4）如何選擇交流電抗器參數(shù),？
交流電抗器數(shù)據(jù)如表2所列,。
1 抑制或削弱諧波影響的方法
（1）為什么提高載波頻率可抑制或削弱諧波,？
變頻器的載波頻率是可調(diào)的,，一般2耀16kHz，當(dāng)諧波較大時(shí),，盡可能提高載波頻率,，尤其是國(guó)產(chǎn)變頻器。一般出廠值載波頻率都設(shè)置在較低值,，目的是為了減少IGBT的功耗,。例載波頻率從2kHz提高到16 kHz 時(shí)，即增加8 倍,，功耗約增加2耀2.5倍,，而發(fā)熱量增加4耀6.25倍，當(dāng)載波頻率提高后,，輸出電流波形正弦性能變好,，毛刺減少,，波形光滑，對(duì)減少諧波有利,，所以適當(dāng)提高載波頻率,，對(duì)抑制或減少諧波有利。
?。?）如何提高變頻器輸出頻率來(lái)減少諧波,？
輸出頻率提高對(duì)減少諧波影響有利，只要使用許可,，盡可能提高輸出頻率,，具體參考見(jiàn)表1.
隨輸出頻率提高，諧波的絕對(duì)值增加,，但相對(duì)50 Hz的相對(duì)值是減小的,。
（3）加輸入交流電抗器能否削弱變頻器輸入端的諧波,？
交流電抗器串接于三相輸入電路中的濾波效果不是很好,，用后能將cos漬提高到0.75耀0.85。
1）當(dāng)電壓為380 V,，變壓器容量在500 kV·A以上,，或大于變頻器容量的10倍時(shí)，配電變壓器容量及變頻器容量與選用交流電抗器的關(guān)系如圖1 所示,。
2）電源輸出電壓三相不平衡率大于3豫,。
3）當(dāng)配電變壓器接有功率因數(shù)補(bǔ)償電容時(shí)，或有晶閘管（SCR）整流裝置時(shí),，對(duì)6 脈沖整流器,，電抗器LAC 安裝與否的比較，如圖2 所示,。LAC 電抗值的大小與各次諧波電流的關(guān)系如圖3 所示,。
從圖3可見(jiàn)LAC對(duì)抑制5耀19次諧波效果很顯著，一般選用時(shí)使電抗器上的電壓降約在額定電壓的3%為宜,。當(dāng)然也可串接于變頻器的輸出電路中,，它的作用主要是抑制變頻器的發(fā)射干擾和感應(yīng)干擾，抑制電動(dòng)機(jī)的電壓波動(dòng)效應(yīng),，其配置方式為額定功率臆18.5kW 的變頻器,，一般內(nèi)置；額定功率逸22 kW 的變頻器,，一般外置,，也有需要另外配置的情況。
?。?）如何選擇交流電抗器參數(shù),？
交流電抗器數(shù)據(jù)如表2所列,。
（5）直流電抗器的作用如何,？
直流電抗器串接于整流橋和濾波電容之間,，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積?。▎蜗啵?，濾波效果好，可使cos漬提高到0.95,。其裝置方式有內(nèi)置及另配兩種方式,。裝直流電抗器后，輸入側(cè)諧波電流明顯下降,，基波電流也增加,，如圖4（c）所示。
?。?）直流電抗器都有哪些參數(shù)？
直流電抗器數(shù)據(jù)如表3所列,。
?。?）交流電抗器XL對(duì)輸入電流有何影響？
接入電抗器時(shí)輸入電流波形及接入交流電抗器和直流電抗器時(shí)的變頻器電路如圖4 所示,。
?。?）采用電源匹配電感后，對(duì)輸入電路的特性有何改善,？
采用電源匹配電感器后電源改善特性如表4所列,，此裝置成本較高，性能較佳,，一般裝于輸入端最前面,。從表4看出，變頻器功率臆75kW 時(shí),，輸入電流減小功率因數(shù)提高,，二者效果比較明顯。
（9）零序噪聲濾波器如何使用,？
降低無(wú)線電干擾的零序電抗器FL-Z,，可分別裝于輸入端及輸出端，要求較低時(shí)選用,。
依功率不同及配線線徑大小,，可選用適當(dāng)?shù)牧阆嘈蛟肼暈V波器。利用零相序噪聲濾波器的高衰減特性（由調(diào)幅頻域100kHz耀50 MHz均有很高的衰減特性）,，可有效抑制變頻器對(duì)外所產(chǎn)生的輻射干擾,。零序噪聲濾波器,，可使用在變頻器的輸入側(cè)或輸出側(cè)，使用時(shí)可將各相配線依同一方向繞幾圈,，所繞圈數(shù)越多,，效果越佳。而當(dāng)配線太粗,，無(wú)法卷繞時(shí),，也可將各相配線依同方向，以直接貫穿方式,，同時(shí)串列幾組零相序噪聲濾波器,。
（10）無(wú)線電噪聲濾波器的作用如何,？
無(wú)線電噪聲濾波器用于抑制變頻器產(chǎn)生的電磁干擾噪聲的傳導(dǎo),，也可抑制外界無(wú)線電干擾以及瞬時(shí)沖擊，浪涌對(duì)電機(jī)的干擾,。
?。?1）使用電源高通濾波器要注意什么？
一般高通式輸入C-L-C 濾波電路,，它是串接于電源端子上的,，見(jiàn)圖5。高通式輸出L-R-C濾波電路,，它是串接于輸出電路中的,，見(jiàn)圖6。注意兩者不能接錯(cuò),。當(dāng)變頻器容量大于等于22 kW時(shí)一般選用并接方式的電源濾波器,。電源濾波器在要求較高時(shí)選用。
?。?2）怎樣選擇電源高通濾波器的參數(shù),？
電源濾波器選擇如表5 所列。
2 抑制變頻器的電磁干擾
?。?）什么情況下要抑制變頻器的電磁干擾,？
應(yīng)用變頻器的輸入、輸出都是要產(chǎn)生諧波的,，尤其是對(duì)輸出干擾影響較大,。變頻器產(chǎn)生的電磁干擾能量主要是經(jīng)電動(dòng)機(jī)電纜線、電源線,、接地線的傳導(dǎo)向外傳播的,。當(dāng)變頻器容量大于等于電源變壓器容量的10%，且輸出線路長(zhǎng)度大于100m及附近有較高敏感度的電子器件,、儀表等設(shè)備,，而電動(dòng)機(jī)的功率為幾十到幾百千瓦時(shí),，電磁干擾問(wèn)題就不可忽視了，必須采取一定的有效抑制方法（電磁兼容性EMC）,，方可使變頻器和其他設(shè)備互不影響,。
（2）易受電磁干擾影響的電氣設(shè)備有哪些,？
1）弱信號(hào)模擬測(cè)量電路,，如熱電偶、熱敏電阻,、應(yīng)變片,、化學(xué)pH值測(cè)量等。
2）模擬測(cè)量電路測(cè)量信號(hào)雖大于1 V,，但當(dāng)引線較長(zhǎng)或要求分辨率達(dá)0.1%時(shí),。
3）頻帶較寬的模擬信號(hào)電路，如音頻電器等,。
4）視頻電路,，如閉路電視、計(jì)算機(jī)顯示器等,。
5）數(shù)據(jù)傳輸線未加屏蔽或布線不適當(dāng)時(shí)（但一般RS232,、RS485通信及Ethernet網(wǎng)都有良好的抗干擾性）。
6）采用高頻振蕩器的接近傳感器,，尤其是電容類型的。
7）無(wú)線電通信設(shè)備,。
?。?）有效抑制電磁干擾的措施有哪些？
1）一般措施如下,。
淤信號(hào)線信號(hào)線不能與未屏蔽的電動(dòng)機(jī)電纜或未經(jīng)濾波的電源線相平行,。一般有以下規(guī)則：
當(dāng)兩者平行長(zhǎng)度大于1 m時(shí)，信號(hào)線與電源線的距離小于300 mm,；當(dāng)平行長(zhǎng)度為1耀10 m時(shí),，兩者距離大于300mm；如果平行長(zhǎng)度大于10 m,，則兩者距離應(yīng)成比例增大,，如果平行長(zhǎng)度為40 m，則兩者距離應(yīng)為40/10伊0.3 m越1.2 m,。信號(hào)線與變頻器的距離至少為300mm,。如果距離過(guò)近，應(yīng)采用屏蔽信號(hào)線,，但不包括與變頻器相接的信號(hào)線,。
于接地變頻器控制柜應(yīng)裝有公共接地母線，如圖7所示,。電源地及其他電路的地都應(yīng)接公共接地端,，變頻器本身的接地端不能作為公共接地端，電動(dòng)機(jī)電纜（四芯電纜）中地線的兩端應(yīng)分別接到變頻器和電動(dòng)機(jī)接地端,，變頻器的控制端與其他電路應(yīng)通過(guò)0V端子共地,，變頻器輸入端接地線應(yīng)盡可能短。如果要求控制電路與地隔離可通過(guò)一只100 滋F電容器接地或采用屏蔽線且屏蔽層接地,。
盂電源濾波器一般情況下,，變頻器可以不裝電源濾波器。但當(dāng)供電電路中接有其他易受電磁干擾設(shè)備或屏蔽的電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度超過(guò)40m或非屏蔽的電動(dòng)機(jī)電纜長(zhǎng)度超過(guò)10 m,，造成電源線中電磁波干擾電壓增高時(shí),，應(yīng)裝電源濾波器。
圖8 為一種低成本的電磁干擾抑制方法,。電源側(cè)電容器使流入電源線的電磁干擾電流降為原來(lái)的1/10或更少,。電容器應(yīng)盡可能靠近變頻器，且接線要短,。電動(dòng)機(jī)的出線從鐵氧體環(huán)中穿過(guò),，使穿過(guò)部分導(dǎo)線的阻抗局部增大，阻止電磁干擾電源通過(guò),。如將導(dǎo)線在環(huán)上繞幾圈,，則總的電感和阻抗值將隨圈數(shù)二次方而增大，一般以2耀3 圈為宜,。注意接地線必須環(huán)外,。
2）強(qiáng)化措施如下。
淤降低載波頻率雖然是載頻高,，干擾大,，但電流波形好，噪聲小,，所以可適當(dāng)?shù)剡x取,，做到兩者兼顧。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率較大,，出線又長(zhǎng),，為減小干擾影響，可適當(dāng)降低載頻,，這樣對(duì)抑制電磁干擾較為有利,。變頻器與電動(dòng)機(jī)距離及選用載波頻率如表6所列。
于屏蔽電動(dòng)機(jī)電纜此法是有效的。用四芯電纜一芯接地或屏蔽電纜（鎧裝）或輸出電纜穿鐵管并接地,，但屏蔽層應(yīng)分別接變頻器和電動(dòng)機(jī)的接地端且兩端都要接地,。當(dāng)易受干擾的電路或裝置遠(yuǎn)離，但兩者電路布線同槽或同溝時(shí),，一般每平行10m長(zhǎng)度,，至少要用1 m的間距。電磁干擾嚴(yán)重的現(xiàn)場(chǎng),，屏蔽層只能在電動(dòng)機(jī)處接地,，阻止50 Hz 環(huán)流的形成，而另一端可用一只1 滋F,、250V的電容器串接后再接地,。
對(duì)電磁干擾非常敏感裝置的措施如下。
一般情況下,，在距離變頻器10 m處能無(wú)干擾,，小于這個(gè)距離或?qū)芪⑷跣盘?hào)仍可能有影響時(shí)，可采取以下措施：
淤除安裝制造廠提供的符合標(biāo)準(zhǔn)的濾波器外,，也可選用由兩級(jí)LC 電路構(gòu)成的濾波器,，這對(duì)抑制100 kHz耀300MHz 的電磁干擾更有效果。
于變頻器單獨(dú)電源供電,，對(duì)特別敏感的裝置可采用加一個(gè)隔離變壓器或開關(guān)電源的供電方式,。
（4）抑制共模干擾電壓的方法有哪些,？
1）可增設(shè)共模扼流電抗,，增加線路阻抗。
2）在串聯(lián)諧振電路中,，插入阻尼電阻,，成為共模變壓器CMT。
3）用EMI濾波器對(duì)變頻器輸出濾波器分流,。
4）用共模電壓分壓方式。
5）利用濾波器產(chǎn)生與漏電流相位相反的電流,，將其抵消,。
6）利用有源噪聲消除器（ACC），產(chǎn)生反相位電壓去抵消,。
7）使用隔離變壓器,。
8）使用電源濾波器。
9）使用不間斷電源UPS或EPS,。
10）用開關(guān)電源等來(lái)減小消弱甚至抵消共模電壓,，以減小其造成的影響程度。
11）采用絕緣型軸承。
12）單獨(dú)保護(hù)接地,。
?。?）隔離變壓器、開關(guān)電源,、UPS 不間斷電源的作用是什么,？
變頻器在自動(dòng)控制中往往要配置一定的外圍設(shè)備，尤其當(dāng)閉環(huán)控制時(shí)更是如此,，常用的二次儀器,、儀表其電源電壓多數(shù)是220V的，即從三相四線中的相線L與中性線N得到,，這樣諧波容易構(gòu)成回路,，對(duì)二次儀表產(chǎn)生不良影響，主要表現(xiàn)在：
1）原設(shè)定值不穩(wěn)定,，有上下波動(dòng),。
2）原設(shè)定值上升，尤其溫度控制儀表更加敏感,，其他如調(diào)節(jié)器,、傳感器等亦有反應(yīng)。
為改變此狀況,，采用將單相220V電源先進(jìn)入隔離變壓器,，其輸出再進(jìn)二次儀表輸入端，這樣能有效隔離諧波進(jìn)入二次儀表,，效果較好,，如圖9 所示。
在要求更高時(shí),，亦可采用開關(guān)電源及UPS 供電,，目前都可市場(chǎng)現(xiàn)購(gòu)，只要提供輸入,、輸出電壓及容量就可,，如圖10所示。
?。?）輸入濾波器與噪聲濾波器的區(qū)別是什么,？
兩者都用于削弱頻率較高的諧波電流，防止通過(guò)電磁輻射干擾附近設(shè)備的工作,。區(qū)別在于輸入濾波器的電路比較復(fù)雜,，而噪聲濾波器通常用3個(gè)電容器即可。另外,，輸入濾波器頻帶較寬,，通常無(wú)線電調(diào)幅頻率到10MHz，噪聲濾波器頻帶較窄，通常為1 MHz,。
?。?）正弦濾波器的作用是什么？
正弦濾波器的作用在于濾除在逆變器輸出的由PWM載波頻率引起的諧波,，從而使逆變器的輸出電壓為正弦波,。這種類型的濾波器最適于低性能的傳動(dòng)系統(tǒng)。
在逆變器輸出側(cè)采用濾波器帶來(lái)一些實(shí)際的問(wèn)題有：
淤增加了變頻器的價(jià)格,。
于濾波器的功耗和濾波器電抗引起壓降,。
盂由于在濾波器電感、電容和直流環(huán)節(jié)電容之間的環(huán)流,，使得電力電子器件的額定值略有降低,。
榆由于正弦波濾波器引起的延時(shí)，使轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度變慢,。
?。?）怎樣防止諧波線路傳播引起的干擾？
諧波線路傳播常是比較主要的干擾途徑,，防止的方法主要有：當(dāng)受干擾設(shè)備為大容量電子設(shè)備時(shí),，在變頻器的輸入側(cè)接入交流電抗器；當(dāng)受干擾設(shè)備為小容量電子儀器時(shí),，加入濾波電路,，或隔離變壓器；采用正確的接地方法,。
?。?）怎樣防止電磁輻射引起的干擾？
主要方法有：加強(qiáng)變頻器,、主電路及受干擾設(shè)備的屏蔽等,；降低載波頻率；所有的金屬外殼,，主電路的金屬管等,，都必須良好接地；接濾波器,。
?。?0）怎樣防止因感應(yīng)引起的干擾？
感應(yīng)干擾主要發(fā)生在各種設(shè)備的控制線路中,，防止的方法有：正確布線,，所有的控制線都應(yīng)該遠(yuǎn)離變頻器的主電路,，使它們不受主線路電磁場(chǎng)的影響,，各種設(shè)備的控制線不要和變頻器的主電路平行；模擬量控制信號(hào)大多是直流信號(hào)，故可以通過(guò)濾波和隔離的方法把由感應(yīng)引起的附加高頻信號(hào)削弱或消除,；使信號(hào)線相絞,，因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)都呈回路狀，信號(hào)線相絞后,，可使相鄰兩個(gè)“絞圈”內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互相抵消,；采用屏蔽線。
?。?1）變頻器相互間是否干擾,？
多臺(tái)變頻器之間也可能互相干擾，一般說(shuō)來(lái),，大致有兩種情況：
1）多臺(tái)變頻器在同一控制柜中,。同一控制柜內(nèi)多臺(tái)變頻器相互干擾的結(jié)果往往是各臺(tái)變頻器都不能正常工作。大多屬于感應(yīng)干擾,。解決的方法有：淤?gòu)目刂凭€布線入手,。使各變頻器控制線遠(yuǎn)離其他變頻器的主電路，防止與其他變頻器的主電路平行布線,。
于從主電路入手,。控制柜內(nèi)使用金屬配電板,，所有變頻器的主電路都從板后走線,，如圖11所示。
2）變頻器在同一電路中,。多臺(tái)變頻器在同一電路中時(shí),，容易使線路電壓的波形發(fā)生畸變，導(dǎo)致變頻器因“過(guò)壓”或“欠壓”而誤動(dòng)作（跳閘）,。具體情況也有兩種,。
淤變頻器容量大、臺(tái)數(shù)少,。大容量變頻器在運(yùn)行時(shí),，線路電壓有可能發(fā)生嚴(yán)重畸變。在這種情況下,，所有變頻器都應(yīng)配置交流電抗器,。
于變頻器容量小、臺(tái)數(shù)多,。當(dāng)線路中有很多小容量變頻器同時(shí)運(yùn)行時(shí),，線路電壓的波形雖不一定發(fā)生嚴(yán)重畸變，但有許多維持時(shí)間很短（滋s級(jí)）的“毛刺”,，導(dǎo)致各變頻器不規(guī)則跳閘,。解決的方法最好是在每個(gè)變頻器的輸入側(cè)都接濾波器,；也可以通過(guò)預(yù)置變頻器的“重合閘”功能來(lái)防止變頻器停機(jī)。