隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,,交流變頻調速的應用越來越廣泛,。在各種調速方式中,交流變頻調速技術已被國內外公認為是最理想,、最有發(fā)展前途的一種調速方式了。當工廠和設備采用交流調速時,,在變頻器的電源側和電機側都會產(chǎn)生諧波干擾,。一方面當變頻器運行時要防止會受到外界的電磁干擾,;另一方面又要防止產(chǎn)生高次諧波干擾外部其他設備,即所謂的“EMC”,。
一,、 什么是EMC?
EMC即是“電磁兼容性”,。它是指電氣設備在電磁環(huán)境中良好的工作能力,,并且不能產(chǎn)生在此環(huán)境中工作的其它設備所不能接受的電磁干擾。
國際電工委員會(IEC)對電磁兼容性的定義是:“電磁兼容性是電子設備的一種功能,,電子設備在電磁環(huán)境中能完成其功能而不產(chǎn)生不能容忍的干擾,。”
我國頒布的“電磁兼容性”國家標準中,對電磁兼容性作出如下定義:“設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構成不能承受的電磁干擾”,。
顯然,,電磁兼容性含有雙重含義:抗干擾性和干擾性。
二,、 變頻器及電磁兼容性
一般來說,,電氣設備必須同時具有對高頻和低頻干擾的抑制能力。其中高頻干擾主要包括靜電放電,、脈沖干擾和發(fā)射性頻率的電磁場等,;而低頻干擾主要指電源電壓波動、欠壓和頻率不穩(wěn)定等,。通常變頻器能夠運行在一個可能存在著較高電磁干擾(EM1)的工業(yè)環(huán)境中,,它既是噪聲發(fā)射源,可能又是噪聲接受器,。
1,、 變頻器所受的外部干擾
1) 晶體管換流設備對變頻器的干擾:
當供電網(wǎng)絡內有容量較大的晶閘管換流設備時,由于晶閘管總是在每相半周期內的部分時間導通,,容易使網(wǎng)絡電壓出現(xiàn)凹凸(如圖1-1所示),。它使變頻器輸入側的整流電路有可能因此出現(xiàn)較大的反向回復電壓而受到損害。
2) 補償電容器的投入和切出對變頻器的干擾:
當在供電線路的變電所內采用集中電容補償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)時,,在補償電容投入和切出的暫態(tài)過程中,,網(wǎng)絡電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值(如圖1-2所示)。其結果是可能使變頻器的整流二極管內承受過高的反向電壓而擊穿,。
2,、 變頻器對外部的干擾
1)變頻器電流波形:變頻器的輸入電流和輸出電流中,都具有較強的高次諧波成分,,它們將對其它控制設備形成干擾,,影響其它設備的正常工作。
輸入電流的波形:
如“交-直-交”電壓型變頻器的輸入側是整流和濾波電路(如圖示2-2所示),只有電源的線電壓U2大于電容兩端的電壓
UD時,,整流橋中有充電電流,。充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近,呈不連續(xù)的沖擊波形式(如圖2-1所示),。它具有很高的奇次諧波成份,,特別是5次和7次諧波,如表一(以西門子MM3變頻器為例),。
寄生電容Cp存在于電機電纜和電機內部,,因此變頻器的PWM輸出電壓波形的開關翼部通過寄生電容產(chǎn)生一個高頻脈沖電流Is,使變頻器成為一個諧波干擾源,。由于諧波電流Is的產(chǎn)生源是變頻器,因此它一定要流回變頻器,。圖中Ze為大地阻抗,Zn為動力電纜與地之間的阻抗。諧波電流流過此二阻抗所造成的電壓降,將影響到同一電網(wǎng)上的其它設備造成干擾,。
直流電抗器(平波電抗器):串聯(lián)在整流橋和濾波電容之間(如圖4-1中Ld),,它的功能主要就是削弱逆變器輸入電流中的高次諧波成份,并且可通過抑制諧波電流來提高功率因數(shù),。
濾波器
在變頻器的輸入輸出側電路中,,除上述較低次的諧波成份外,還有許多頻率較高的諧波電流,,它們將以各種方式形成對其他設備的干擾信號,,濾波器就是用于削弱頻率較高的諧波分量的方法(如圖4-2所示)。
輸入濾波器:通常有兩種
?。?) 線路濾波器:主要由電感線圈構成(如圖4-2中F11所示),。它主要通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。
?。?)輻射濾波器:主要由高頻電容構成(如圖4-2中F12所示,也可以△接方式),。它將吸收掉頻率很高的具有輻射能量的諧波成份。使得流回電源的高頻電流大大減少,。(也可以采用變頻器生產(chǎn)廠家提供的專用“無線電抗干擾濾波器”),。
輸出濾波器:也主要由電感線圈構成(如圖4-2中F0所示)。它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成份,,不但起到抗干擾作用,,而且能削弱電機中高次諧波電流引起的附加轉矩。
注:當輸出濾波器由LC電路構成時,,濾波器內接入電容器的一側,,必須與電動機相接。
3),、使用屏蔽電纜及合理布線: 對通過感應方式傳播的干擾信號可通過下列方式予以消除,。
屏蔽信號電纜增加抗干擾(如圖4-4所示):