变频器应用中的电磁兼容技术

变频器应用中的电磁兼容技术

变频器应用中的电磁兼容技术电磁干扰（EMI）是电气设备在使用过程中必然发生的现象，干扰的结果将导致电气设备和电气控制设备无法正常工作甚至停机、损坏，例如谐波会使变压器的铜损、铁损增加，使电动机发热，检测装置检测的结果不准确等，一些电气设备既是干扰源又是干扰接受者，如变频器。因此"电气设备在电磁环境中能具有良好的工作能力，且它本身不能产生在此环境中工作的装置所不能接受的电磁干扰"[1]。这就是电磁兼容性技术即EMC（Electromagnetic compatibility）。电气设备作为干扰源它所产生的干扰不能太大，以免影响到接受器的功能，作为接受器又能抵抗干扰，从这个意义上讲它比" 抗干扰技术" 具有更广泛的意义。

变频器是变频技术在电力拖动中的具体应用，变频器集强电、弱电、微电脑、通信、整流、逆变于一体，广泛应用于工业生产控制中。在工业环境中工作的大功率变频设备，它既受到电网的谐波干扰，使变频器输入侧的整流电路有可能受到损害，导致输入回路击穿而烧毁[2]；还受到空间电磁干扰，使逆变装置的控制电脑不能正常工作，同时它又产生大量谐波污染电网，产生电磁干扰影响着其他控制设备和它自身的控制核心。因此变频器在使用中存在EMC 技术的两个方面，即干扰和**扰。所以，变频器的EMC技术是变频器系统设计、安装中十分重要的内容。

1 变频器的干扰源与干扰传播方式

１.1 变频器的干扰源

变频器的干扰源来自两个方面：一是外界干扰；另一个是变频器自身产生的干扰。

外界干扰源主要有两大类：一是电源干扰；二是外界电磁干扰。

电源干扰由于现代电源设备大量使用整流、逆变等非线性单元，使电网中存在大量的谐波分量，这样带有谐波分量的畸变电源供给变频器；另一方面，大负荷设备的启动与停止，电焊设备的工作，电力补偿电容的投入与切出等，会使变频器承受过压、欠压、瞬间掉电，浪涌、跌落，尖峰电压脉冲，射频干扰等。

电磁干扰由于导线之间、导线与地之间存在着电容，导线本身存在着电感，因此变频器自身势必产生电磁波，另外电台以及通信发射的电磁波，以及用电设备发出的电磁波都会影响变频器的控制系统。

变频器本身也是干扰源变频器由整流与逆变两部分组成，整流部分产生的谐波污染电网，变频器的逆变桥采用SPWM调制技术，其输出的交流电流中含有大量的谐波电流，对电动机产生影响，逆变桥的双向开关控制信号的载波频率很高，在进行切换时产生大量的电磁辐射噪声，干扰系统内部的电子电力设备和向外界辐射。

1.2 干扰的传播途径

从干扰源到干扰接受器的途径有三个：传导、耦合与辐射。

耦合传播包括静电耦合、电磁耦合、阻抗耦合。

静电耦合当两根导线平行地放置在一定距离时，该两根导线之间的电容就构成电容性耦合，其作用相当于一根导线在另一根导线的静电场中，必然受到这个电场的影响。它是电压干扰信号的主要方式。

电磁耦合由于载流导线周围产生磁场，这些磁场耦合到周围导线产生干扰，它是电流干扰的主要形式。

阻抗耦合电路各部分公共导线电阻、公共接地电阻和电源内阻压降，相互耦合形成干扰。

传导与耦合干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：电源中的谐波通过导线传给变频器，变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器*终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

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