摘 要 討論變頻調(diào)速系統(tǒng)中主電路方面可采取的抗干擾措施，以及如何利用電抗器、濾波器來抑制傳導(dǎo)發(fā)射干擾。 關(guān)鍵詞 變頻器 濾波器 電抗器 抗干擾 隨著電力電子技術(shù) 、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展。變頻器以高效率的驅(qū)動(dòng)性能 、良好的控制特性以及優(yōu)越的節(jié)能特性等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種電機(jī)速度控制領(lǐng)域（如各種軍用武器隨動(dòng)系統(tǒng)等 ）。變頻器作為電力電子設(shè)備，其內(nèi)部的電子元器件 、控制芯片等核心元件，易受外界的電氣干擾。變頻器本身的整流和逆變部分工作時(shí)具有陡峭的上升沿和下降沿，在其輸入、輸出側(cè)電壓 、電流中含有豐富的諧波污染和高頻噪聲，使其成為嚴(yán)重的射頻干擾產(chǎn)生源。由這種傳導(dǎo)和輻射引起的電磁干擾會(huì)導(dǎo)致通信及靈敏的數(shù)控電路誤動(dòng)作，從而惡化了電磁環(huán)境。因此變頻調(diào)速系統(tǒng)在投入工作時(shí)，既要防止外界對(duì)變頻器的干擾，又要抑制變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)外界產(chǎn)生的電磁干擾。在實(shí)際使用過程中，經(jīng)常遇到變頻器諧波干擾問題。因此，抗干擾措施（尤其是對(duì)如何解決傳導(dǎo)發(fā)射 CE101、CE102超標(biāo)的問題 ）的設(shè)計(jì)對(duì)于變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的課題。 1 變頻調(diào)速 系統(tǒng)干擾的傳輸途徑及危害 變頻調(diào)速系統(tǒng)的對(duì)外干擾主要在 3個(gè)有足夠功率流動(dòng)的主電路中產(chǎn)生，即變頻器的輸入電路、連接到直流電路上的制動(dòng)電路以及變頻器的輸出電路。作為干擾源，其干擾途徑一般分為傳導(dǎo)、輻射和傳導(dǎo)輻射同時(shí)衍生等，主要途徑如圖 1所示。 從上圖可以看出，變頻調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾反饋到電網(wǎng)，對(duì)電源輸入端所連接的電子設(shè)備有很大的影響，同時(shí)輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)銅損、鐵損大幅度增加，影響了電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。變頻器產(chǎn)生的輻射干擾對(duì)周圍的電子接收設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的污染影響。 2 變頻調(diào)速系統(tǒng)干擾的抑制措施 在制定抑制干擾措施時(shí)，首先要找到干擾源和干擾發(fā)生的失效機(jī)理。優(yōu)先按照在源處抑制的原則進(jìn)行處理。在分析失效機(jī)理時(shí)，首先要分清干擾是屬于傳導(dǎo)還是輻射，而且對(duì)于傳導(dǎo)干擾還需分清共模和差模。這樣才能采用簡(jiǎn)單而有效的低費(fèi)用抑制技術(shù)對(duì)干擾進(jìn)行針對(duì)性的處理。 變頻器在工作時(shí)，整流與逆變等非線性部分在開關(guān)狀態(tài)下，上升和下降沿有陡峭的電流斜率，是高次諧波和高頻噪聲的產(chǎn)生源， 主要以傳導(dǎo)發(fā)射和電磁場(chǎng)形式輻射的電磁干擾為主。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)中，主要技術(shù)有屏蔽 、接地、濾波幾大技術(shù)如圖 2所示。 對(duì)于變頻器產(chǎn)生的電磁場(chǎng)輻射電磁干擾，一般采用變頻器本身及輸出線進(jìn)行屏蔽的方式處理，并且輸出線與其它弱信號(hào)線進(jìn)行分別配線，附近的其它敏感電路也最好進(jìn)行屏蔽處理。對(duì)于變頻器產(chǎn)生的傳導(dǎo)發(fā)射干擾導(dǎo)致 CE101、CE102超標(biāo)，主要采用電抗器、濾波器和良好的接地方式相接合，把有用信號(hào)以外的頻譜分量加以控制。同時(shí)傳導(dǎo)發(fā)射干擾也是屬于比較復(fù)雜和難以控制的干擾模式。在工程實(shí)踐中對(duì)電磁兼容要求高的設(shè)備一般需要著重解決的是傳導(dǎo)發(fā)射干擾。 實(shí)踐證明，適當(dāng)選配濾波器、電抗器與變頻器配套使用能有效減小傳導(dǎo)發(fā)射干擾，并可提高變頻器 的功率 因數(shù) ，可較好地解決CE101、CE102問題。 2．1 在變頻器輸入側(cè)裝設(shè)電抗器 在變頻器輸入側(cè)裝設(shè)交流電抗器或直流電抗器，是一種多功能抗干擾措施。利用電抗器壓制電流變化率的特性，使輸入電流由斷續(xù)變成連續(xù)，抑制輸入側(cè)諧波干擾，也抑制外部對(duì)變頻器的電壓干擾 ，同時(shí)也有抑制輸入電路沖擊干擾的作用。圖 3是輸入側(cè)接入電抗器后的電流波形。 從圖 3中可見，沒有接入電抗器時(shí)交流側(cè)和直流側(cè)電流都是斷續(xù)的，裝設(shè)電抗器后，交流側(cè)電流連續(xù)了，直流側(cè)電流則由交流側(cè)三相電流合成，也是連續(xù)的。電流連續(xù)后，實(shí)際電流與等效正弦波形 （虛線 ）的偏差減少，即諧波變小，諧波干擾被抑制了。 直流電抗器的作用機(jī)制與交流電抗器略有不同，它的作用是直接使直流側(cè)電流連續(xù)。 裝設(shè)直流電抗器后，交流側(cè)相電流仍然是連續(xù)的，并且交流側(cè)相電流與正弦曲線 （虛線 ）的偏差并不大，與沒裝電抗器的情況相比，諧波干擾仍然被很好地抑制了。 交流電抗器和直流電抗器都能夠有效抑制沖擊干擾；都能夠有效降低整流器件的電流瞬時(shí)值；都能夠有效抑制變頻器對(duì)電源輸入端所連接電子設(shè)備的諧波干擾，交流電抗器的抑制能力優(yōu)于直流電抗器；都能夠改善電源側(cè)功率因數(shù)，直流電抗器的改善能力優(yōu)于交流電抗器。 在工程實(shí)踐中，可根據(jù)設(shè)備的具體情況選用其中一種電抗器接入輸入電路。在主電路中，交流電抗器連接在輸入電路交流接觸器之后 ，各相分別串聯(lián)接入。直流電抗器裝設(shè)在直流回路中。 2．2 在變頻器輸入、輸出側(cè)裝設(shè)濾波器 從圖 3中可以看到，裝設(shè)了電抗器之后的輸入電流里仍然剩余有諧波成分。如果要進(jìn)一步抑制這些諧波成分，需要在輸入側(cè)接入電源濾波器。該類電源濾波器是由 L、c 元件組成的n型、T型復(fù)合鏈接的低通濾波器。采用該類電源濾波器能有效地抑制沿電源線向電網(wǎng)反饋的傳導(dǎo)干擾，并能改善設(shè)備的電磁干擾抗擾度。工程實(shí)踐中對(duì)電磁兼容有特殊要求的場(chǎng)所，在變頻調(diào)速系統(tǒng)抗干擾措施的設(shè)計(jì)中，在變頻器輸入側(cè)裝設(shè)電源濾波器的同時(shí)，再在設(shè)備供電電源處加裝普通電源濾波器，這種設(shè)計(jì)對(duì)諧波干擾的抑制效果非常明顯。輸入側(cè)電源濾波器裝設(shè)在變頻器前，如裝設(shè)了輸入側(cè)交流電抗器，則濾波器應(yīng)裝設(shè)在電抗器后。 在變頻器輸出側(cè)裝設(shè)電源濾波器，可以削弱輸出電流中的高次諧波成分，同時(shí)還削弱了電機(jī)中由于高次諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩 ，改善了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。由于變頻器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)特殊 ，輸出端電源濾波器與輸入端電源濾波器結(jié)構(gòu)不同，兩者不得互用。 3 結(jié)論 變頻器在各種電機(jī)速度控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但同時(shí)對(duì)電網(wǎng)引入了嚴(yán)重的諧波污染，并給周圍的電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的電磁干擾。在變頻器調(diào)速系統(tǒng)主電路中適當(dāng)選配濾波器、電抗器與變頻器配套使用，能有效抑制變頻器對(duì)電網(wǎng)及負(fù)載的傳導(dǎo)干擾，降低輸入輸出導(dǎo)線對(duì)外輻射干擾的能量，改善變頻器周圍的電磁環(huán)境質(zhì)量，使得變頻器與周圍敏感電子設(shè)備達(dá)到電磁兼容的要求。 參考文獻(xiàn) 1 張燕賓．變頻凋速應(yīng)j｛｛技術(shù) （第 2版 ）．北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2002 2 王樹．變頻調(diào)速系統(tǒng)沒計(jì)與應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005