變頻驅動(dòng)系統中的EMC 及其對策

2)電抗器過(guò)熱燒損。

高頻電流可導致：

1)測量?jì)x器、傳感器、漏電保護開(kāi)關(guān)和CPU誤動(dòng)作;

2)干擾其他電子設備。

4.3 變頻器對電動(dòng)機的危害

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

5 改善變頻器EMC的對策

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

現在所用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地結合為一體，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(kāi)。因為它們用輸入端和輸出端之間仍然存在著(zhù)電磁耦合，如果用變頻器的屏蔽將其隔開(kāi)，可以起到加強控制(類(lèi)似切斷)它們之間存在的電磁耦合的作用。這一點(diǎn)在實(shí)際安裝濾波器和電抗器過(guò)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(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)，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成360毅環(huán)接。嚴禁將屏蔽層擰成辮子狀在與變頻器的“地”連接，這樣會(huì )導致屏蔽效果大大降低，甚至失去屏蔽效果。

變頻器與電動(dòng)機的連接線(xiàn)(電機線(xiàn))采用屏蔽線(xiàn)或獨立的走線(xiàn)槽，電機線(xiàn)的屏蔽層或直線(xiàn)槽的金屬外殼一端與變頻器“地”就近連接，另一端與電機外殼連接，同時(shí)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產(chǎn)生的噪聲的抑制效果不佳，一般選用扭絞式的信號線(xiàn)很有效。

5.2.2 現場(chǎng)配線(xiàn)

1)電力配線(xiàn)不同的控制系統中，電源進(jìn)線(xiàn)從電力變壓器處獨立供電，一般采用5 芯線(xiàn)，其中3 根為火線(xiàn)，1 根零線(xiàn)，1 根地線(xiàn)，嚴禁零線(xiàn)和地線(xiàn)共用一根線(xiàn)。

2)設備分類(lèi)同一控制柜內有不同的用電設備，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，這就要求對這些設備進(jìn)行分類(lèi)，可分為強噪聲設備和噪聲敏感設備，把同類(lèi)設備安裝在同一區城，不同類(lèi)的設備間要保持20 cm 以上的距離。

3)控制柜內配線(xiàn)控制柜內一般有信號線(xiàn)(弱電)和電力線(xiàn)(強電)，對變頻器而言，電力線(xiàn)又分為進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)。信號線(xiàn)易受電力線(xiàn)干擾，從而使設備誤動(dòng)作。在配線(xiàn)時(shí)，要將信號線(xiàn)和電力線(xiàn)分布于不同的區域，嚴禁二者在近距離(20 cm 內)平行走線(xiàn)或交錯走線(xiàn)，更不能將二者捆扎在一起。如果信號電纜必須穿越動(dòng)力線(xiàn)，二者之間應保持成90毅角。電力線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)也不能交錯配線(xiàn)或捆扎在一起，特別是在安裝噪聲濾波器的場(chǎng)合，這樣會(huì )使電磁噪聲經(jīng)過(guò)進(jìn)、出線(xiàn)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(shí)一定要安全可靠接地。接地不僅是為了設備和人身安全，而且也是解決EMC問(wèn)題最簡(jiǎn)單、最有效、成本最低的方法，應優(yōu)先考慮。

接地分三種：專(zhuān)用接地極接地、共有接地極接地、地線(xiàn)串聯(lián)接地。不同的控制系統應采取專(zhuān)用接地級接地;同一控制系統中的不同設備應采取共用接地極接地;同一供電線(xiàn)中的不同設備應采取地線(xiàn)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(dòng)力設備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。

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

5.2.4 漏電流的對策

漏電流包括線(xiàn)間漏電流和對地漏電流。它的大小取決于系統配線(xiàn)時(shí)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(guò)公共地線(xiàn)的漏電流，它不僅會(huì )流入變頻器系統，而且可能通過(guò)地線(xiàn)流入其他設備。這些漏電流可能使漏電斷路器、

繼電器或其他設備誤動(dòng)作。線(xiàn)間漏電流是指流過(guò)變頻器輸入、輸出側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、電機電纜長(cháng)度、電纜截面積有關(guān)，變頻器載波頻率越高，電機電纜越長(cháng)，截面積越大，漏電流也越大。