變頻驅(qū)動系統(tǒng)中的EMC 及其對策

2)電抗器過熱燒損。

高頻電流可導(dǎo)致：

1)測量儀器、傳感器、漏電保護(hù)開關(guān)和CPU誤動作;

2)干擾其他電子設(shè)備。

4.3 變頻器對電動機(jī)的危害

電壓變換器產(chǎn)生的反復(fù)陡峭波形可加速電動機(jī)的絕緣老化。由于高變化率dV/dt，在電動機(jī)過電壓或其絕緣壽命下降時，電動機(jī)可能立即損壞。

5 改善變頻器EMC的對策

一般認(rèn)為改善EMC 的三大對策是：減小EMI源的強(qiáng)度;消弱或切斷EMI 的傳輸;提高弱電電子設(shè)備的抗干擾能力。如表2 所列。

現(xiàn)在所用IGBT的載波頻率一般為(3~12)kHz，僅考慮高次諧波影響是不夠的，必須從配電工程和接地等方面極力消除高頻的干擾。

5.1 設(shè)備本身的EMC措施

圖5 是在變頻器的輸入端裝有EMC 濾波器、輸出端裝有電抗器的示意圖。為了能有效地控制EMI 的影響，首先應(yīng)把濾波器和電抗器分別安裝在離變頻器的輸入/輸出端最近的地方;其次，要把濾波器和電抗器的屏蔽與變頻器的屏蔽有機(jī)地結(jié)合為一體，也就是除了要把它們的屏蔽接在一起，還要利用變頻器的屏蔽將濾波器和電抗器的輸入和輸出端隔開。因為它們用輸入端和輸出端之間仍然存在著電磁耦合，如果用變頻器的屏蔽將其隔開，可以起到加強(qiáng)控制(類似切斷)它們之間存在的電磁耦合的作用。這一點在實際安裝濾波器和電抗器過程中至關(guān)重要。

5.2 配電工程的EMC措施

5.2.1 屏蔽與噪聲抑制

所有的變頻器控制端子連接線采用屏蔽線，在變頻器入口處將其屏蔽層就近接地。接地采用電纜夾層構(gòu)成360毅環(huán)接。嚴(yán)禁將屏蔽層擰成辮子狀在與變頻器的“地”連接，這樣會導(dǎo)致屏蔽效果大大降低，甚至失去屏蔽效果。

變頻器與電動機(jī)的連接線(電機(jī)線)采用屏蔽線或獨立的走線槽，電機(jī)線的屏蔽層或直線槽的金屬外殼一端與變頻器“地”就近連接，另一端與電機(jī)外殼連接，同時安裝噪聲濾波器可大幅度抑制電磁噪聲。采用屏蔽電纜后，抗干擾性提高，但此方式對電磁感應(yīng)產(chǎn)生的噪聲的抑制效果不佳，一般選用扭絞式的信號線很有效。

5.2.2 現(xiàn)場配線

1)電力配線不同的控制系統(tǒng)中，電源進(jìn)線從電力變壓器處獨立供電，一般采用5 芯線，其中3 根為火線，1 根零線，1 根地線，嚴(yán)禁零線和地線共用一根線。

2)設(shè)備分類同一控制柜內(nèi)有不同的用電設(shè)備，如變頻器、濾波器、PLC(可編程控制器)、檢測儀表等，其對外發(fā)射電磁噪聲和承受噪聲的能力各不相同，這就要求對這些設(shè)備進(jìn)行分類，可分為強(qiáng)噪聲設(shè)備和噪聲敏感設(shè)備，把同類設(shè)備安裝在同一區(qū)城，不同類的設(shè)備間要保持20 cm 以上的距離。

3)控制柜內(nèi)配線控制柜內(nèi)一般有信號線(弱電)和電力線(強(qiáng)電)，對變頻器而言，電力線又分為進(jìn)線和出線。信號線易受電力線干擾，從而使設(shè)備誤動作。在配線時，要將信號線和電力線分布于不同的區(qū)域，嚴(yán)禁二者在近距離(20 cm 內(nèi))平行走線或交錯走線，更不能將二者捆扎在一起。如果信號電纜必須穿越動力線，二者之間應(yīng)保持成90毅角。電力線的進(jìn)線和出線也不能交錯配線或捆扎在一起，特別是在安裝噪聲濾波器的場合，這樣會使電磁噪聲經(jīng)過進(jìn)、出線的分布電容形成耦合，從而使噪聲濾波器失去作用。圖6 為電磁感應(yīng)噪聲的隔離;圖7 為靜電噪聲的隔離。圖中M 為互感;悅為分布電容。

5.2.3 接地

變頻器在工作時一定要安全可靠接地。接地不僅是為了設(shè)備和人身安全，而且也是解決EMC問題最簡單、最有效、成本最低的方法，應(yīng)優(yōu)先考慮。

接地分三種：專用接地極接地、共有接地極接地、地線串聯(lián)接地。不同的控制系統(tǒng)應(yīng)采取專用接地級接地;同一控制系統(tǒng)中的不同設(shè)備應(yīng)采取共用接地極接地;同一供電線中的不同設(shè)備應(yīng)采取地線串聯(lián)接地。變頻器接地端子PE(圖4)接地電阻越小越好，變頻器的接地必須與動力設(shè)備接地點分開，不能共地。

變頻器的接地電極和其他設(shè)備的強(qiáng)電接地極之間最小距離為5 m，和弱電設(shè)備接地極間的距離為10 m。由于接地線內(nèi)流過高頻電流，考慮到集膚效應(yīng)，其直徑不能太小，一般接地線截面積應(yīng)為(22~100)mm2。信號輸入線的屏蔽層應(yīng)接至PE上，其另一端絕不能接于地端，否則會引起信號變化波動，使系統(tǒng)振蕩不穩(wěn)定。

5.2.4 漏電流的對策

漏電流包括線間漏電流和對地漏電流。它的大小取決于系統(tǒng)配線時分布電容的大小和變頻器的載波頻率。對地漏電流是指流過公共地線的漏電流，它不僅會流入變頻器系統(tǒng)，而且可能通過地線流入其他設(shè)備。這些漏電流可能使漏電斷路器、

繼電器或其他設(shè)備誤動作。線間漏電流是指流過變頻器輸入、輸出側(cè)電纜間分布電容的漏電流。漏電流的大小與變頻器載波頻率、電機(jī)電纜長度、電纜截面積有關(guān)，變頻器載波頻率越高，電機(jī)電纜越長，截面積越大，漏電流也越大。