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[电磁兼容]第十三节 变频器会带来哪些电磁兼容/电能质量问题 [复制链接]

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只看楼主 正序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2023-07-05
变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产中几乎离不开变频器,即使在日常生活中,电梯、变频空调也成为不可缺少的部分,变频器已经开始渗入到生产、生活的各个角落。然而,变频器也带来了许多前所未有困扰,典型的现象包括: ^Jc$BMaVg  
  变频器工作时,继电保护器误动作; iLc)"L-i  
  变频器工作时,PLC工作异常、仪表读数错误; Fa Qu$q  
  工厂安装了变频器后,无功补偿电容不能投切或者烧毁; 2X qPZ]2g  
  工厂安装了变频器后,原来的配电系统不再满足要求,电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器噪声增加; ;))[P_$zB  
  变频器驱动的电机,发热严重、噪声增加; My`josJ`Pb  
  变频器驱动的电机,绝缘容易损坏,轴承容易损坏。 )m$1al  
  变频器之所以带来这些问题,是由变频器的工作原理所决定的。变频器主要由两部分组成:整流器和逆变器,整流器和逆变器是导致上述现象的根本原因。整流器工作时产生谐波电流,这在前面已经进行了充分的讨论。逆变器对直流电压进行控制,产生脉宽调制(PWM)波,PWM电压波形是电磁干扰和损伤电机的根本原因,如图1所示。
  图1 变频器产生电磁兼容问题的原因
o+PQ;Dl  
  现代变频器的体积更小,效率更高。然而,伴随着这些技术进步,上述的一些问题也越来越严重。之所以出现这样的情况,是因为现代变频器中使用了高性能的IGBT作为输出电路的开关器件,这种器件的开关速度非常快,使PWM波形的上升沿与下降沿很短。根据付立业分析,脉冲的上升沿越短,则意味着脉冲中所包含的高频成份越丰富。高频成份丰富,意味着会有更多的机会产生电磁辐射与电磁耦合。另外,PWM更短的上升沿时间,也会对电机产生更严重的损伤。 4DG 9`5.  
  变频器的导致电磁兼容问题和电能质量问题的根本原因如表1所示。 V{/)RZ/  
  表1 变频器导致电磁兼容问题的机理和现象
序号
机理
导致的现象
1
$Sc08ro  
电源线向电网注入谐波电流
    继电保护器误动作; 5,G<}cd  
    PLC工作异常、仪表读数错误; =]2RC1#}e  
    无功补偿电容不能投切或者烧毁; .3g\[p   
    电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器噪声增加;
2
@h z0:ezg:  
电源线向电网注入射频电流
    使用同一个电网的电子设备、PLC工作异常、仪表读数错误;  ` i^`Q  
    计算机工作异常 i85+p2i7  
    数控设备精度降低
3
eF gb6dSh  
电源线产生电磁辐射
    邻近的电子设备、PLC工作异常 x"h)"Y[c5  
    仪表读数错误;
4
^0BF2&Zx  
输出电缆产生电磁辐射
5
* zJ iii  
输出的PWM电压在电机端产生尖峰电压
    变频器驱动的电机,绝缘容易损坏 *|.yX%"k  
    电机发热严重、噪声增加;
6
4)>\rqF+v  
输出的PWM电压在电机轴承中产生轴承电流
    变频器驱动的电机,轴承容易损坏 OB? 79l  
(^@;`8Dy8  
  由于变频器工作时产生了很多电磁兼容和电能质量问题,因此,在使用变频器时,要采取适当的措施,减小这些电磁兼容和电能质量问题可能。航天科工集团二院706所,凭借对变频器所关联的电磁兼容问题的深入研究,开发了系列产品,能够解决变频器带来的各种电磁兼容和电能质量问题。针对变频器的各种潜在危害,可以选用的产品如表2所示。 ;H#R{uR_<  
  表2:针对变频器各种危害可以采取的措施
要解决的问题
技术措施
5F_:[H =   
减小变频器的谐波电流发射,满足GB17625或者THID<8%的要求
GT`<jzAiQ  
在变频器的电源输入端安装HTHF滤波器
[ QL<&:s&  
减小变频器的射频电流传导发射,消除对其他电子设备的干扰
0R!}}*Ee>q  
变频器输出端安装电抗器,并安装EMFI射频干扰滤波器
fm2Mi~}0  
保护电机的绕组,使其免受PWM电压波的损伤(电缆的长度小于300米)
Q9'p3"yoE  
在变频器的输出端安装DVF滤波器 LkbvA  
在电机端安装SVA尖峰电压吸收器
)cmLo0`$  
保护电机的绕组,使其免受PWM电压波的损伤(电缆的长度大于300米)
(9q{J(44  
在变频器端SWF正弦波滤波器
DO,&Foh\  
电机噪声大,温度高
.nY6[2am  
在变频器端SWF正弦波滤波器
tS\NO@E_Jh  
电机轴承经常损坏
%_=R&m'n`  
在变频器端SWF正弦波滤波器 wdDHRW0Y  
在变频器输出端安装EMFO共模滤波器 $U.'K!B  
在电机端安装SVA尖峰电压吸收器
"^e?E:( 3  
减小变频器与电机之间的电缆的电磁辐射,消除对其他电子设备的干扰
\osQwGPV  
在变频器输出端安装EMFO共模滤波器
KcF+! ;:  
使用屏蔽电缆
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