在设计变频调速系统时,必须了解变频器噪声传播途径,并掌握抑制措施

变频器是电力电子数字装置,在其运行中因其高载波频率将输出斩波,所以成为噪声的发生源,由于运行中产生的噪声,会对外围电子设备产生干扰,甚至产生误动作或停机。而变频器也受外部侵入的噪声的干扰,而引起误动,因此变频器的电磁兼容性是变频器及由其构成的调速系统设计中的重要环节,是保证其构成的系统可靠运行的必要条件。

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1.噪声传播途径

变频器运行中产生的噪声有变频器机身和变频器主回路(输出、输入)连线辐射二种,其传播途径有4种,如图1所示:其空中传播噪声是由变频器来的直接辐射噪声和其电源线及输出线的辐射噪声,因传播路径在空中传播,若其它电子设备与变频器装在同一柜内,由于其相对距离在噪声的辐射范围内,又因其布线相对较近变频器的辐射噪声将干扰这些电子设备的稳定运行。

变频器中产生的噪声按其传播方式,可分为以下几类:

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1)静电感应噪声。变频器运行中其具有高载波频率特性,将对线间杂散电容充电转化为电能储存起来,并通过杂散电容耦合到其它回路而产生静电干扰,可能耦合到设备的内部线路,因此干扰其它电子设备的正常运行。

2)静磁感应噪声。变频器运行中的输入和输出动力线为载流体,必将在其周围产生工频(负载线低于工频),干扰其周围的电子设备运行。

3)公共阻抗噪声。因电子设备的输入信号、输出信号和各部分之间,通常以系统电源公用线作为参考点,公用线的分布电阻、电容及电感,而将噪声通过公共阻抗耦合到其它信号控制回路,这些干扰信号叠加在有用信号上,将使信号产生奇变,有时完全覆盖有用信号。

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2.噪声抑制

电磁干扰贯穿于电力电子装置的设计、制造、安装、调试、使用及维护等所有过程,而作为变频器应用中噪声的抑制,主要应从以下几个方面采取措施:

(1)物理隔离

加大受干扰电路器件或装置与干扰源之间的距离,是降低干扰的一种行之有效的措施,因为干扰与距离的平方成正比,即距离增加一倍干扰则降低四倍,因此,周密完善的考虑设备布线,可大大的降低干扰的传播。对变频器的空中传播噪声、电磁感应噪声可采取以下措施:

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1)容易受电磁干扰的设备应远离变频器。

2)容易受影响的电子设备的信号线,应尽量远离变频器和它的输入、输出线。

3)避免信号线和动力线平行布线及成束布线。

4)在变频器输入输出端设置线性滤波器和在输入端设置无线电噪声滤波器,可以有效抑制电线的辐射噪声。

5)动力线和信号线使用屏蔽电缆能抑制静电噪声或分别套上金属钢管抑制噪声效果良好。

6)外围设备布线若于变频器布线构成闭环时,与变频器的接地共地将产生电磁干扰,所以变频器应设计独立的接地系统,以减少相互间的噪声干扰。

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(2)滤波设计

滤波器可以抑制交流电源线上输入的瞬变干扰及信号线上感应的各种干扰,常用的滤波器有电容、电阻及压敏电阻。对于变频器电路传播噪声,因外围设备的电源与变频器的电源是同一系统时,变频器产生的噪声是与电源线逆流的噪声,若为同一系统时其它设备受噪声的干扰可能发生误动作,故应在变频器的动力线设置无线电噪声滤波器(FR—BIF),或线性噪声滤波器(FR—BSF01)。

电磁噪声的抑制是一门综合学科,它与电磁学、接地工程学、电子学、传输技术、空间电磁场、屏蔽技术、电工理论、高电压技术等学科密切相关,所以抑制电磁干扰措施必须结合多学科的理论与技术,根据实际情况和技术条件,把理论与工程实践有机的结合,采用不同的措施以取得较好的效果。

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