1引言

高壓變頻器從上世紀(jì)90年代后期到現(xiàn)在已經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展，逐步趨于成熟，級聯(lián)式高壓變頻器成為主流，具有用低壓器件實現(xiàn)高壓輸出，諧波污染小，成本相對較低，功率單元可互換，具備冗余性等優(yōu)點，但其在整在發(fā)展過程中也碰到了很多問題，最大的問題是干擾問題。山東新風(fēng)光科技發(fā)展有限公司研發(fā)生產(chǎn)高壓變頻器也有十幾年的時間了，在這個過程中同樣也遇到了很多干擾的問題。

如圖1所示是一個設(shè)備接收外界干擾與產(chǎn)生對外干擾的幾種途徑：

圖1

其中：

1為電源的傳導(dǎo)干擾

2為信號線的傳導(dǎo)干擾

3為設(shè)備向外輻射和接收的干擾

4為電源線作為天線向外輻射和接收的干擾

5為信號線作為天線向外輻射和接收的干擾

6為設(shè)備內(nèi)部干擾

7為地線混入的干擾

在實際中，設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時存在，反復(fù)交叉，共同產(chǎn)生干擾，才使得EMI變得難以控制與消除。

干擾的形成過程是：干擾源發(fā)出干擾信號，經(jīng)過耦合通道達(dá)到受干擾設(shè)備上。

圖2干擾示意圖

要有效的抑制干擾，首先要找到干擾的發(fā)源地，防患于發(fā)源處是抑制干擾的積極措施。但是很多情況下很難確定干擾源，有時即使確定了干擾源也無法采取措施，比如說某個現(xiàn)場，可以確定是現(xiàn)場起動大負(fù)載電機在斷路器吸合時產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致變頻器跳機，這就無法采取措施將干擾源去掉，因為總不能讓用戶不起動大負(fù)載吧？

再就是由于主回路的非線性(進(jìn)行開關(guān)動作),同時電壓又高，電流又大，這樣變頻器本身也就是一個很強的諧波干擾源,而其周邊及自身的控制回路卻是小能量、弱信號回路,極易遭受變頻器自身或其他裝置產(chǎn)生的干擾，而致變頻器自身或系統(tǒng)周邊設(shè)備無法正常工作。

因此當(dāng)產(chǎn)生難以避免的干擾時，削弱通道對干擾的耦合以及提高受干擾設(shè)備的抗干擾能力就成為非常重要的方法。

耦合是干擾源與受干擾設(shè)備之間的通道。分為三種形式：①直接耦合②感應(yīng)耦合③輻射耦合

直接耦合是借助導(dǎo)線將騷擾源直接傳遞給受干擾設(shè)備的，這種耦合很明顯是不能用切除這根傳輸線的手段達(dá)到目的，只能用隔離的措施來抑制由直接耦合侵入的干擾。

感應(yīng)耦合是由感應(yīng)場傳輸能量，有隨距離成平方衰減的特性，因而其能量隨傳播距離的增加而衰減的速度很快，只能采用屏蔽技術(shù)來實現(xiàn)。

輻射耦合與感應(yīng)耦合相似，只能用屏蔽技術(shù)來實現(xiàn)。

總的來說干擾分兩種，一種是外部對變頻器的干擾，另一種是變頻器對外部或自身的干擾。前一種使變頻器不能正常工作，后一種使系統(tǒng)不能正常工作。總之，無論何種干擾，都會導(dǎo)致變頻器不能投入運行，這就是要解決的問題。干擾現(xiàn)象有很強的隨機性，可能十個現(xiàn)場沒有，但下一個現(xiàn)場可能就出現(xiàn)了；試驗十次沒有，可能下一次就出現(xiàn)了。這種隨機性也就決定了干擾現(xiàn)象的處理難度大。

2高壓變頻器控制回路介紹級相關(guān)處理措施

2.1變頻器的控制回路

高壓變頻器干擾與抗干擾的處理主要是在控制回路中進(jìn)行，變頻器的控制回路由以下幾個方面組成：

1）變頻器同外部進(jìn)行聯(lián)系的信號的基本回路有模擬與數(shù)字兩種:①4～20mA電流信號回路(模擬)；0～5V/10V電壓信號回路(模擬)。②開關(guān)信號回路,變頻器的開停指令、正反轉(zhuǎn)指令等(數(shù)字)。③通信回路，外部與變頻器的聯(lián)系可能采用通訊的方式進(jìn)行監(jiān)控。

外部控制指令信號通過上述基本回路導(dǎo)入變頻器,同時干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢,以控制電纜為媒體入侵變頻器.同時變頻器也可能通過這些回路的控制電纜干擾到外部設(shè)備。

2）變頻器內(nèi)部控制線路，如線路板走線、各線路板之間信號連線、供電電源等均是弱電信號，是最易引入干擾的地方，也是最易受到干擾，導(dǎo)致變頻器無法運行的地方。

2.2干擾的基本類型及抗干擾措施

(1)靜電耦合干擾:指控制電纜與周圍電氣回路的靜電容耦合,在電纜中產(chǎn)生的電勢。

措施:加大與干擾源電纜的距離,達(dá)到導(dǎo)體直徑40倍以上時,干擾程度就不明顯了。在兩電纜間設(shè)置屏蔽導(dǎo)體,再將屏蔽導(dǎo)體接地。

電纜線的屏蔽層接地問題：我們經(jīng)常困惑的是要不要接地，要幾點接地？是始端接地還是終端接地等等？

查相關(guān)資料，以100KHz磁場干擾為例說明：

圖3

從圖3衰減情況看，A-F的屏蔽效果不好，若必須采用兩端接地，則應(yīng)采用C或F的形式。G-K的屏蔽效果要好的多，但K一般不建議選用，因為在屏蔽層上的任何噪聲電流和電壓都可作用到信號線上。100Ω（始端）直接接地是不合適的，因為兩端接地為地環(huán)路提供了分流，使磁場屏蔽性能下降。

(2)靜電感應(yīng)干擾:指周圍電氣回路產(chǎn)生的磁通變化在電纜中感應(yīng)出的電勢.干擾的大小取決干擾源電纜產(chǎn)生的磁通大小,控制電纜形成的閉環(huán)面積和干擾電纜與控制電纜間的相對角度。

措施：一般將控制電纜與主回路電纜或其他動力電纜分離鋪設(shè),分離距離通常在30cm以上(最低為10cm),分離困難時，將控制電纜穿過鐵管鋪設(shè)，將控制導(dǎo)體絞合間距越小，鋪設(shè)的路線越短，抗干擾效果越好。

(3)輻射干擾:指控制電纜成為天線,由外來電波在電纜中產(chǎn)生電勢，干擾變頻器。如大負(fù)荷的斷路器吸合時產(chǎn)生的干擾。

措施:這種干擾比較好的解決辦法是屏蔽受干擾部件，不可能將干擾源去掉。如將線路板放入控制箱內(nèi)，進(jìn)行電磁波屏蔽，屏蔽用機箱外殼要接地。箱內(nèi)線路板間連線盡量采用雙絞線。當(dāng)然板級的電磁兼容設(shè)計也是很重要的，在這兒不再綴述。

雙絞線在用于低頻時的電磁感應(yīng)有很好的抑制效果，據(jù)相關(guān)資料表明，雙絞線的屏蔽效果與單位長度的扭絞次數(shù)成正比。如在同一位置上的一對平行線的感應(yīng)衰減為0dB,則雙絞線節(jié)距為10cm時，衰減為23dB,節(jié)距為5cm時，衰減為41dB,節(jié)距為2.5cm時，衰減為43dB,由此可見節(jié)距與衰減是不成正比的，但節(jié)距越密，雙絞線的衰減越強，抗干擾性能就越好，但根據(jù)不同的線徑，節(jié)距是有不同的，否則會損壞導(dǎo)線，引起其他的故障。

(4)電源線傳導(dǎo)干擾：指各種電氣設(shè)備從同一電源系統(tǒng)獲得供電時,由其他設(shè)備在電源系統(tǒng)直接產(chǎn)生電勢。

解決方法是變頻器的控制電源由另外系統(tǒng)供電，在控制電源的輸入側(cè)裝設(shè)線路濾波器或隔離變壓器，且屏蔽接地。

(5)接地干擾:當(dāng)設(shè)備接地電位不等時，則會在屏蔽層里形成電流，從而在內(nèi)部導(dǎo)線上感應(yīng)出噪聲電壓，這種地線干擾是系統(tǒng)中常見的現(xiàn)象。

解決的方法是盡量使地線的電位相同，電纜線屏蔽層接地的方法是多種多樣的，根據(jù)不同的現(xiàn)場狀況會有不同的接地方法，如單端接地這種方式就可能有兩種可能，一是在始端接地，一是在終端接地，也可能雙端接地，也有的狀況是兩端都不接。總之是想辦法讓電纜線屏蔽層里的電流為0，從而減少干擾，達(dá)到最好的抗干擾效果。

3其他方面注意事項

（1）裝有變頻器的控制柜,應(yīng)盡量遠(yuǎn)離大容量變壓器和電動機或其開關(guān)柜。其控制電纜線路也應(yīng)避開這些漏磁通大的設(shè)置。

（2）弱電壓電流控制電纜不要接近易產(chǎn)生電弧的斷路器和接觸器。

（3）軟件程序在編寫的時候也需加強抗干擾的處理，要有較強的糾錯能力與抗干擾能力。

4結(jié)束語

高壓變頻器經(jīng)過了十幾年的發(fā)展，工藝等基本趨于成熟，功能也越來越多，也積累了相當(dāng)豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，其可靠性等有了飛速的發(fā)展，現(xiàn)在也被廣大客戶認(rèn)可并廣泛使用，相信高壓變頻器會為節(jié)能事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。