剖析了变频器的搅扰构成的机理及其对电气体系的危害,提出了按捺此类搅扰的常用办法,结果表明:谐涉及电磁辐射是变频器发作的首要搅扰要素,经过在工程上选用按捺、阻隔、滤波、屏蔽、接地等办法能够有用的对这些搅扰要素进行按捺,然后保证电气体系的正常运用。

跟着电力电子技能的开展,供电体系添加了很多的非线性负载,特别是变频器,从低压小容量家用电器到高压大容量的工业变频器广泛运用,变频器在作业中发作功率较大的谐波。

因为功率较大,对体系其它设备搅扰性较强,其搅扰途径与一般电磁搅扰途径是共同的,首要分传导(即电路耦合)、电磁辐射、感应耦合。使得电磁搅扰(EMI)日益严重,相应的抗搅扰规划(即电磁兼容EMC)现已变得越来越重要。

有时电磁搅扰能直接形成体系的硬件损坏,有时虽不能损坏体系的硬件,却常使微处理器的体系程序运转失控,导致操控失灵,然后形成设备的出产事端。因而,怎么进步体系的抗搅扰才能和可靠性是自动化设备研发和运用中不行忽视的重要内容,也是计算机操控技能运用和推行的要害之一。

咱们一般按捺谐波搅扰常用的办法有按捺(包含选用添加沟通/直流电抗器、多相脉冲整流等)、阻隔、滤波、屏蔽、接地等,这些抗搅扰办法可根据体系的抗搅扰要求合理挑选运用。

以下要点叙述我公司技能人员在出产实践中常常选用的按捺谐波搅扰的详细施行比方。

例1

本厂的3线螺杆压力闭环体系,在变频器发动后,操控体系的外表(RKC,F900F810*8—AD外表输入4-20ma)显现压力在±2MPa左右动摇,压力探头(Dynisco 0-35MP输出4—20ma)。变频器(安川616H3)上的频率±5H2左右动摇在(±2H2)。因为是闭环体系,所以要有一点在动摇会是整个压力体系都在动摇,如图1所示。

图1

思路:先将外表打手动操控,输出固定60%,压力仍是上下来回动摇,现外表输出13.6ma变频36H2,这就扫除变频和外表输出,想经过调正外表PID(d↑微分系数为小,对即时改变反响不够快,反映办法不力,I↓积分系数过大,使微分反响被吞没饨化)调正后根本无效果。

扫除设置不妥。剖析以为是搅扰引起的,经过示波器剖析在变频器的输入电流中频率较低的谐波量(5次、7次、11次、13次)所占的比重很高。它们除了或许搅扰其他设备的正常运转之处,还因为它们耗费了很多的无功功率使线路的功率因数大为下降。

现针对变频搅扰采纳必要的办法先从以下几方面着手。

1、 加装沟通电抗器

沟通电抗器串联在电源与变频器的输入侧之间,其意图是经过按捺谐波电流,将功率因数进步至(0.75-0.85),削弱输入电路中的糟蹋电流对变频器的冲击,削弱电源电压不平衡的影响。

2、 加装直流电抗器

直流电抗器,串联在整流桥和滤波电容器之间,其目是进一步削弱输入电流的高次谐波成分但在进步功率因数方面比沟通电抗器有用可达0.95。

3、 在输入输出侧加装滤波器

一般输入滤波器一般又分两种:

a. 线路滤波器首要由电感线圈构成。它经过增大线路在高频下的阻扰来削弱频率较高的谐波电流;

b. 辐射滤波器首要由高频电容器构成,它将吸收掉频率很高的具有辐射能量的谐波成分。

一般输出滤波器也由电感线圈构成。它能够有用地削弱输出电流中的高次谐波成分。不只起到抗搅扰的效果,且能削弱电动机中由高次谐波电流引起的附加转矩。关于变频器输出端的抗搅扰办法有必要留意以下方面:

1) 变频器的输出端不允许接入电容器,避免在逆变管导通关断瞬间,发作峰值很大充电(或放电)电流,危害逆变管;

2) 当输出滤波器由LC电路构成时,滤波器内接入电容器的一侧有必要与电动机侧相接。

4、 查看接地体系

因为体系电源零线(电线)地线(维护接地、体系接地)不分,操控体系屏蔽地(操控信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地)的紊乱衔接会大大下降体系的稳定性和可靠性。

经过处理后,压力动摇在(±0.3MPa)频率动摇在(±1Hz),谐波搅扰根本按捺,体系作业正常。

例2

本厂一台VC443牵伸机体系有144个温度点有一台单片机操控,一起有一台变频器操控拖动。在变频器不作业时温度显现正常±1℃规模,但变频作业时温度动摇且在大约30秒周期±15℃动摇,经过现象剖析了解,开始以为是搅扰引起的。

在对现场修理人员的了解中,得知原操控板上有2个5V电源烧坏1个后合用1个开关电源,后开机呈现温度反常。剖析以为或许问题出在电源上。

单片机控在接口电路中选用光电阻隔,光电耦合器之所以在传输信号的一起能有用地按捺尖脉冲帮各种噪声搅扰,使通道上的信号噪声比大为提,首要有以下几方面的原因:

1)光电耦合器的输入阻抗很小,只要几百欧姆,而搅扰源的阻抗较大,;常为105-106Ω。因为没有满足的能量而不能使二极管发光,然后被按捺掉了。

2)光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联络,也没有共地;之间的分布电容极小,而绝缘电阻又很大,因而回路一边的各种搅扰噪声都很难经过光电耦合器馈送到另一边去,避免了共阻抗耦合的搅扰信号的发作。

最终经过仔细剖析因为在光电耦合器的输入部分和输出部分有必要别离运用独立的电源,若两头共用一个电源,则光电耦合器的阻隔效果将失掉含义。当用光电耦合器来阻隔输入输出通道时,有必要对一切信号(包含数字量信号、操控量信号、状况信号)悉数阻隔,使得被阻隔的两头没有任何电气上的联络,不然这种阻隔是没有含义的。电源分隔后温控作业正常。

定论

经过运用过程中搅扰的来历和传达途径的剖析,提出了处理这些问题的实践对策。很多的电磁搅扰发作,如不加以按捺,将影响整个操控体系的正常作业。但彻底消除电磁搅扰是不现实的。

电磁搅扰的按捺应根据不同元器件,不同的电磁环境采纳恰当的按捺办法,以体系能够正常作业为衡量标准,没有必要单纯为了寻求电磁搅扰按捺目标而采纳杂乱的办法。一般电磁搅扰按捺才能的强弱与出资成正比。

咱们在电气操控体系规划应留意的其他问题

1)保证操控柜中的一切设备接地杰出。别的与变频器相连的操控设备(如PLC或PID操控仪)要与其共地。

2)装置布线时将电源线和操控电缆分隔,例如运用独立的线槽等。假如操控电路衔接线有必要和电源电缆穿插,应成90°穿插布线。

3)运用屏蔽导线或双绞线衔接操控电路时,保证未屏蔽之处尽或许短。

4)保证操控柜中的接触器有灭弧功用,沟通接触器选用R-C按捺器,也可选用压敏电阻按捺器,假如接触器是经过变频器的继电器操控的,这一点特别重要。

5)铠装电缆作为电机接线时,要将屏蔽层接地。

6)在设备摆放安置时,应尽量交简单受搅扰的弱电操控设备与变频器分隔,比方将动力配电柜放在变频器与操控设备之间。

7)尽量削减变频器与操控体系不必要的连线,以避免传导搅扰。除了操控体系与变频器之间有必要的操控线外,其它如操控电源等应分隔。

因为操控体系及变频器均需求24V直流电源,而出产厂家为了节约一个直流电源,往往用一个直流电源分红两路别离对两个体系供电,有时变频器会经过直流电源对操控体系发作传导搅扰,所以在规划中或订购时要特别加以阐明,要求用两个直流电源别离对两个体系供电。

8)留意避免发作共振现象。因为定子电流中含有高次谐波成分,电机转矩中含有脉动重量,有或许形成电机的振荡与机械振荡发作共振,使设备呈现毛病。应在预先找到负载固有的共振频率后,使用变频器频率跳动功用设置,躲开共振频率点。

变频调速电气体系的电磁兼容性是一项十分杂乱的体系工程。首先要找到搅扰的源头,先把源头按捺,要根据现场的实践情况,归纳考虑,采纳经济可行的按捺搅扰办法。

(摘编自《电气技能》,原文标题为“变频器的搅扰按捺实例剖析”,作者为吴惠强、杨炯。)

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