变频器在电力系统工程应用中的干扰问题及解决探究.pdf

2015年5月25日第32卷第3期Telecom Power TechnologyMay 25,2015,Vol.32 No. 3 收稿日期:2015 - 03 - 04 作者简介: 郝兰英(1978 -) , 女, 山东菏泽人, 讲师, 硕士, 研究方 向: 电机速度控制。 文章编号:1009 - 3664(2015) 03 - 0133 - 02 通信技术 变频器在电力系统工程应用中的干扰问题及解决探究 郝兰英 ( 青岛港湾职业技术学院, 山东 青岛266404) 摘要:随着科技的进步, 变频器的应用越来越广泛, 其在工业、 电子等领域发挥着自身优势, 促进了系统工作效率的 提升。但变频器在电力系统的应用易受到多方面的电气干扰, 继而对其他设备造成影响。文章在简要介绍变频器后, 对 电力系统工程中变频器的干扰问题进行详细分析, 并着重探讨有效抗电磁干扰对策, 完善变频器功能, 促进变频器在电力 系统工程中更高效地应用。 关键词:电力系统; 变频器; 干扰; 抗干扰 中图分类号:TP393文献标识码:A EMI Problems in Application of Inverter in Power System Engineering and Their Countermeasures HAO Lan - ying (Qingdao Harbour Vocational inverter;interference;anti - interference 变频器是由各种电子元器件以及计算机芯片组成 的一种被广泛应用于各电力系统中的设备, 其调速技 术集通信手段、 电子手段以及自控技术等于一身, 传动 系统优势明显, 功率因数高, 且调速范围较广, 能够在 较差电磁环境中运行。变频器的使用寿命较长, 其主 要采用软启动, 有效降低了设备机械冲击, 对电机设备 以及自身应用都有着重要作用。变频器被广泛应用在 各领域中, 如工业工程以及电子工程等, 其节能性和高 效性有效提升经济效益。但变频器易受到电气干扰, 产生高次谐波对其他设备也存在一定干扰。本文将对 变频器进行简要介绍, 详细分析电力系统工程中变频 器干扰问题, 并着重探讨有效抗电磁干扰对策, 完善变 频器功能, 促进变频器在电力系统工程中高效应用。 1 变频器 由于变频器的构成部件容易受到外界影响, 在变 频器的输入侧和输出侧会产生高次谐波, 直接对其他 设备造成一定干扰。这就要求电子设备在电磁环境中 具备电磁兼容性, 不产生不兼容干扰。电磁兼容性是 指电子设备具有抵抗外界干扰功能, 同时不能对同一 电磁环境中的其他电子设备造成影响 1。 变频器在电力系统应用中产生多种干扰, 直接影 响电力系统正常运行, 同时对其他电气设备也造成干 扰。因此加强对变频器干扰问题分析, 并探讨出有效 抗干扰措施十分必要。 2 电力系统工程中变频器干扰问题分析 在电力系统工程中, 变频器运行会生大功率谐波, 直接干扰其他设备。变频器产生的电磁干扰对周围电 子设备产生电磁辐射, 能使电动机发出电磁噪声, 增加 电动机损耗, 进而干扰电源。 2. 1 电磁辐射干扰 若变频器没有安置在全封闭金属外壳中, 则会产 生空间辐射电波, 这种辐射场强主要受干扰源电流强 度和装置影响。当变频器金属外壳出现缝隙时, 其缝 隙大小和电磁波波长相似时将会造成四周辐射, 若存 在金属物体还会造成二次辐射, 影响变频器工作 2。 2. 2 传导干扰 电磁干扰可以通过接地耦合形式干扰电路, 造成 远程干扰。传导干扰主要是通过低压网络造成的, 并 通过低压网络将干扰信号途径变压器送入中压网络, 最后进入民用低压配电网, 直接给配电母线电气相关 设备造成干扰影响。 2. 3 感应耦合 这种干扰形式是介于上述两种之间的第三种形 式, 其干扰源频率不高, 干扰电磁波辐射能力较低, 且 331 2015年5月25日第32卷第3期Telecom Power TechnologyMay 25,2015,Vol.32 No. 3 不可与其他导体直接相连。其干扰能力所产生的感应 耦合, 主要是由变频器输出线或输入线造成的, 由此与 导线发生感应耦合, 造成导线受到干扰电流影响 3。 感应耦合的另一种产生方式为导体间电容耦合, 这种 感应耦合与干扰源频率有着紧密关系。 3 抗电磁干扰对策 3. 1 隔离措施 隔离措施主要实现对电磁干扰的隔离, 将其与易 出现干扰位置隔离, 避免在电路上再产生电联系。在 电力系统工程的变频器传动系统安装变压器, 隔离变 压器的位置为电源与放大器之间, 例如, 在该段线路中 安装噪声隔离变压器, 目的在于杜绝传导干扰 4。 3. 2 滤波措施 采用滤波措施进行抗干扰设置主要是通过设置滤波 器的方式来完成, 以达到控制干扰信号传导, 阻止干扰信 号由变频器传到电源。针对不同干扰因素可进行不同滤 波器的设置, 例如, 为减少电磁噪声, 可以将输出滤波器 安装在变频器输出侧, 达到抗干扰目的; 为降低电源干 扰, 可以将输入滤波器安装在变频器输入侧达到抗干扰 目的 5; 针对电路中的敏感电子设备要通过安装电源噪 声滤波器, 线路系统对抗干扰要求高, 因此设置滤波器过 程要十分谨慎。 3. 3 屏蔽措施 针对变频器干扰问题采取屏蔽措施是最直接有效的 方法。变频器主要为铁壳屏蔽, 以此避免电磁干扰泄漏 问题。输出线通常可以选择钢管进行屏蔽, 尤其是由外 部信号控制变频器时更要对信号线做好控制, 最大限度 缩短其长度, 通常控制在20 m范围内 5。信号线的选择 以双芯屏蔽为主, 首先做到和主电路分离, 并保证和控制 回路为分离形式, 杜绝将信号线与主电路或控制回路设 置在同一配管中, 在同一线槽内也不行。为达到更好屏 蔽效果, 对附近存在的电子敏感设备也要进行屏蔽处理。 3. 4 接地措施 接地措施是重要的抑制干扰的方式, 能够有效抑 制噪声。合理准确的接地措施能够有效控制处理内部 噪声耦合, 达到抵御外界干扰目的, 并优化自身抗干扰 性能。接地措施的应用既可以多点接地, 也可以一点 接地, 或者通过经母线接地方式完成变频器抗干扰设 置 6。接地措施的选择和应用主要根据具体情况, 避 免出现接地不合适影响设备运行, 造成设备干扰。 为有效控制变频器输入侧谐波电流, 实现功率因 数改变, 可以在变频器输入侧安装交流电抗器。为了 改善变频器电流, 降低其噪声, 可在变频器输出侧设置 交流电抗器。如果电力系统中包括控制单元, 则要在 控制软件上进行抗干扰 7。图 1为变频调速传动系统 的一般抗干扰措施, 该抗干扰措施的应用要结合电力 系统具体要求和实际需要选择。 图1 变频调速传动系统的一般抗干扰措施 3. 5 正确安装 在安装变频器的过程中要严格进行环境检测及改 善。通常情况下安装变频器的温度要控制在- 10到 50之间。变 频 器 安 装 环 境 的 海 拔 高 度 要 控 制 在 1 000 m以下, 一旦超过这个高度就要进行降容使用。 安装变频器切记该环境振动, 若存在较大的振动冲击, 一定要采取防震措施, 如安装橡胶垫等。同时, 安装环 境要远离电磁干扰源, 远离空气污染严重地区, 如灰尘 较大、 腐蚀性气体较多区域。杜绝潮湿环境安装变频 器, 且要求具备良好的通风条件, 若在潮湿管道中安装 变频器, 一定要采用密封柜形式, 并保证控制柜的冷却 风量充足。在安装过程中, 严格检查控制柜设备, 必须 保证所有设备接地良好, 并主要采用短、 接地线与公共 地线连接, 若条件允许, 最好选择扁平导体或金属网, 当 高频时该接地线的阻抗较低。以国家标准为安装规定, 接地电阻须小于4 。 4 结束语 在今后变频器应用过程中, 针对变频器在运行中 出现的干扰问题不断引进新技术, 进一步开发和完善 功能, 增强抗干扰能力, 更好地应用于电力系统以及其 他工业工程建设中。 参考文献: 1 汤 涌, 宋新立, 刘文焯, 周孝信.电力系统全过程动态仿 真中的长过程动态模型 电力系统全过程动态仿真软 件开发之三J.电网技术,2010,11(24) : 223 - 225. 2 卢 强, 王 伟.数字电力系统(DPS) 新世纪电力系 统科技发展方向J.物理与工程,2011,06(15) :103 - 105. 3 卢 强, 梅生伟.现代电力系统控制评述 清华大学电 力系统国家重点实验室相关科研工作缩影及展望J.系 统科学与数学,2012,10(15) :336 - 339. 4 唐任远, 宋志环, 于慎波, 郝雪莉, 王 巍.变频器供电对 永磁电机振动噪声源的影响研究J.电机与控制学报, 2010,03(15) :511- 513. 5 姜艳姝, 徐殿国, 赵 洪, 刘 宇.多电平SPWM变频器 中共模