在變頻器的輸入和輸出電路中，除了含有較低頻率的諧波成分外，還包含了許多頻率較高的諧波成分。雖然這些諧波能增加變頻器輸入側(cè)的無功功率、降低功率因數(shù)(主要是頻率較低的諧波)，但卻會(huì)在傳播能量的過程中干擾其他設(shè)備信號(hào)，更有甚者將導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。本文將從探尋變頻器的干擾源入手，帶您揭秘干擾的傳播方式，并為您提供行之有效的抗干擾應(yīng)對(duì)策略。
在變頻器運(yùn)行的過程中，有以下三個(gè)干擾源：
如圖1中曲線①所示，變頻器的輸入電流是非正弦波形，其頻率一般在3kHz以下，同時(shí)它所具備的豐富的高頻諧波成分還將影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。
如圖1中曲線②所示，變頻器的輸出電壓波形是經(jīng)正弦脈寬調(diào)制的高頻、高壓脈沖序列，其頻率為載波頻率，這種具有陡邊沿的脈沖信號(hào)將產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)。
如圖1中曲線③所示，在變頻器的輸出電流中存在著極為豐富的高頻諧波成分，其頻率一般在10kHz以上，但由于電動(dòng)機(jī)繞組具有電感性質(zhì)，所以變頻器的輸出電流波形十分接近于正弦波，然而卻因變頻器的輸出電壓是高頻、高壓的脈沖序列，故變頻器的輸出電流不可能是十分光滑的正弦波。
圖1
干擾源的傳播方式
三種干擾源將通過以下方式進(jìn)行傳播：
線路傳播即通過相關(guān)電路傳播干擾信號(hào)，其具體途徑可分為電源網(wǎng)絡(luò)傳播和漏電流傳播。
作為變頻器輸入側(cè)干擾信號(hào)的主要傳播途徑，電源網(wǎng)絡(luò)傳播的途徑如圖2中①所示：其輸入電流中的高頻諧波成分將使網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生相應(yīng)的脈動(dòng)信號(hào)，并干擾同一網(wǎng)絡(luò)中的其他電子設(shè)備；作為變頻器輸出側(cè)干擾信號(hào)的主要傳播途徑，漏電流傳播的途徑如圖2中②所示：鑒于變頻器的輸出線路與大地或地線之間存在著分布電容，因此在變頻器輸出高頻脈沖電壓時(shí)干擾源將以高頻漏電流的形式流向大地，并通過地線二次傳播到其他設(shè)備。
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電磁波傳播
這是一種主要針對(duì)遙控裝置和通信設(shè)備的傳播途徑。在變頻器的輸入電流和輸出電流中，鑒于高次諧波成分所產(chǎn)生的電磁場具有輻射能力，這將使其他設(shè)備因接收到電磁波信號(hào)而受到干擾，其途徑如圖2中③所示。
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感應(yīng)耦合傳播
當(dāng)變頻器的輸入或輸出電路附近有其他電氣設(shè)備時(shí)，變頻器的高頻諧波成分將通過感應(yīng)的方式耦合至其他設(shè)備，其傳播方式可分為電磁感應(yīng)傳播和靜電感應(yīng)傳播。
作為電流干擾信號(hào)的主要傳播方式，電磁感應(yīng)傳播的途徑如圖2中④所示。在變頻器的輸入和輸出電流中，高頻諧波成分將產(chǎn)生高頻磁場，其中的高頻磁力線將穿過其他設(shè)備的控制線路而產(chǎn)生感應(yīng)干擾電流，由于該電流是以控制電路為回路并疊加至控制電流上的干擾信號(hào)，因此通常被稱為差模干擾信號(hào)；作為電壓干擾信號(hào)的主要傳播方式，靜電感應(yīng)傳播是將變頻器輸出的高頻電壓通過線路的分布將電容傳播至控制電路的一種傳播方式，其途徑如圖2中⑤所示。在這一過程中所產(chǎn)生的干擾電流將與在兩根控制線內(nèi)所產(chǎn)生的瞬間電流具備相同的方向，并與大地共同構(gòu)成回路，因此我們通常將具有這種特點(diǎn)的干擾信號(hào)稱為共模干擾信號(hào)。
圖2
抗干擾措施
那么我們可以采取哪些抗干擾措施呢？
合理布線能在很大程度上削弱干擾信號(hào)的強(qiáng)度，因此橫河建議在布線時(shí)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：
遠(yuǎn)離原則。各種設(shè)備的測量線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器的輸入、輸出線。
相絞原則。將兩根測量線相絞，能有效抑制差模干擾信號(hào)。
不平行原則。如果測量線和變頻器的輸入、輸出線平行，則兩者間的相關(guān)參數(shù)如互感、分布電容、電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)的干擾信號(hào)也會(huì)隨之增大，因此在空間上測量線應(yīng)盡量和變頻器的輸入、輸出線交叉，最好是垂直交叉。
2
削弱干擾
1.接入電抗器。當(dāng)變頻器在電源輸入側(cè)接入電抗器(包括交流電抗器和直流電抗器)后，即在改善變頻器輸入電流波形、提高變頻器輸入電流的功率因數(shù)的同時(shí)，還有效削弱了變頻器輸入電流中的高頻諧波成分對(duì)其他設(shè)備的干擾。
2.接入濾波器。輻射能力與頻率密切相關(guān)，即電磁場的頻率越強(qiáng)，輻射能力也越強(qiáng)，因此在串聯(lián)于變頻器的輸入和輸出電路中，我們可借助濾波器的優(yōu)勢，削弱高頻電流干擾。
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屏蔽電路
屏蔽電路的主要作用是吸收和削弱高頻電磁場，主要有以下兩種方式：
1.屏蔽主電路。屏蔽主電路主要是通過吸收和削弱的方式降低干擾源向外輻射，在操作時(shí)用戶應(yīng)把變頻器到電動(dòng)機(jī)之間的連接線盡量穿入金屬管內(nèi)，并將金屬管接地。
2.屏蔽控制電路。用戶可通過屏蔽線接地的方式，阻止外來干擾信號(hào)竄入控制電路。而當(dāng)測量線和變頻器相接時(shí)，屏蔽線的屏蔽層可不用接地，只需將其中的一端接至儀器的信號(hào)公共端即可。
注：屏蔽線的屏蔽層只能一端接地，切不可兩端接地。這是因?yàn)榭刂齐娐肥歉蓴_的受體，當(dāng)它接近主電路時(shí)就會(huì)受到高頻電磁場的感應(yīng)干擾。而屏蔽線的屏蔽層的作用則是阻擋主電路的高頻電磁場，但它卻會(huì)在阻擋高頻電磁場的同時(shí)，因切割高頻電磁場而受到感應(yīng)。所以當(dāng)屏蔽線的屏蔽層一端接地時(shí)，因其無法構(gòu)成回路即產(chǎn)生不了電流而被用于測試；而當(dāng)屏蔽線的屏蔽層兩端接地時(shí)，它卻因與控制線構(gòu)成回路而在控制線內(nèi)產(chǎn)生干擾電流。
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隔離干擾信號(hào)
隔離技術(shù)主要有電源隔離和信號(hào)隔離兩種方式，主要用于阻隔已竄入線路的干擾信號(hào)。
1.電源隔離。一些耗電量較小的電子與電源設(shè)備可通過隔離變壓器和電網(wǎng)進(jìn)行隔離，以防止竄入電網(wǎng)干擾信號(hào)進(jìn)入電子設(shè)備。
2.信號(hào)隔離。信號(hào)隔離是指設(shè)法隔離干擾信號(hào)，通常在隔離中會(huì)使用光耦合器。
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設(shè)備接地
要知道設(shè)備接地不僅是出于安全考慮，還具有把高頻干擾信號(hào)引入大地的功能。因此在設(shè)備接地時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。
1.接地線應(yīng)盡量粗一些，接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近變頻器。
2.接地線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離電源線。
3.變頻器所用的接地線必須和其他設(shè)備的接地線分開。
4.避免把所有設(shè)備的接地線連在一起后再接地。
*參考資料-——電子工業(yè)出版社《變頻器控制技術(shù)》
