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【摘 要】 作为电能控制装置，在各种工业系统中变频器受到了广泛的应用，但是在应用的过程中还存在一些干扰性的问题。文章就着重分析了变频器应用中的电磁干扰的问题，并提出了相应的解决对策。
【关键词】 变频器应用；电磁干扰；解决对策
引言：
由变频器和电机组成的变频调速系统以其起动平稳、调速范围宽、控制性能好、过载能力强、使用维护方便等优点，广泛应用于电机调速控制的各个工业生产领域中。但是变频器在进行能量变换的同时也使得输入和输出侧的电压、电流含有高次谐波，这些高频的噪声信号会干扰其他敏感设备的正常工作。因此，变频调速系统的电磁兼容性問题解决的好坏，很大程度上决定了电气设备的正常运转。
1、变频器干扰概说
众所周知，交-直-交变换方式变频器由主回路和控制回路两大部分组成，主回路由整流电路、逆变电路、控制电路组成，其中整流电路和逆变电路由电力电子器件组成。电力、电子器件具有非线性特性，当变频器运行时，它要进行快速开关动作，因而产生高次谐波，致使变频器的输出信号中含大量高次谐波并伴有电磁辐射。正因为此，变频器工作时不仅自身要受到干扰，而且电网中的其他设备也会深受其害，导致整个电气控制系统的可靠性受到影响。与此同时，由于电网中存在许多其他谐波设备，变频器也会受到来自它们的影响。通过对变频器工作状况的分析，变频系统的干扰问题主要表现在三个方面：一是变频器自身干扰；二是变频器对外部设备的干扰；三是外部对变频器干扰。
2、变频器的应用现状
在现代化工业生产中，基本实现了自动化、智能化生产，所以大型电子设备的应用比较广泛，有利于工业生产的快速发展。当今变频器调速技术融合了自动化、微电子、电气等多种高新技术，采用先进的设计系统，符合现代自动化、智能化生产的需求。由于变频器的软启动方式，有利的减少了设备和电动机之间的磨损，延长设备和电动机的使用寿命，提高了使用效率。在自动化生产中，变频器调速机对于生产的精度以及质量有促进作用，并且可以提高机械设备的运行效率，重要的是具有节能效果。变频器调速机在工业生产中取得了良好的效果，其应用范围也逐渐扩大，所以变频器具有非常广阔的市场前景。
3、变频调速系统的主要干扰源及途径
3.1外部对变频器的干扰
在空间中存在着各种各样的电磁波，例如通信电磁波、线路产生的电磁波，这些电磁波是由于导线中通过的电流产生的，其强弱受电流强度及线路布设方式的影响较大，该电磁波向空中辐射，从而影响变频器的正常运行。当变频器的供电电源受到电网中，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等大量谐波影响时，变频器就会出现过压、欠压、掉电等现象，从而可能造成变频器的波动甚至损坏，进而影响生产。
3.2变频器的内部干扰
电磁干扰是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和射场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，会产生大量耦合性噪声。同时变频器的整流管也会受到补偿电容的影响，在补偿电容投入以及切出系统时，由于补偿电容的性质，会在电网中产生很高的峰值电压。如果此峰值电压过大，就有可能击穿变频器整流管，导致变频器损坏。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。
3.3变频器对其他电气设备的干扰
变频器产生的谐波电流和谐波电压将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度上升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。由于谐波电流也能使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。保护电器电流中含有的谐波会产生额外转距，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。电力电子设备在使用时，通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。
4、变频器应用中问题的解决措施
（1）空间隔离。主要是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系，使其在传输的过程中减弱或者消失，以减少对其他设备造成的干扰。如在变频器交流输入侧安装交流电抗器，增大整流阻抗使整流重叠角增大，减小高次谐波电流。再者，使所有的信号线很好地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入干扰。在施工时，将不同种类的信号线隔离铺设，根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等，单独走电缆槽。另外，变频器的通讯模块是由集成电路组成的，变频器与其他控制器的通讯也很容易因外界干扰引起控制故障。所以变频器的通讯要采用光纤线缆，可以有效避免外界干扰。
（2）加装无功补偿及滤波装置。变频器在运行的过程中会产生大量的高次谐波，对于局域电网以及其他组件的正常运行造成严重的干扰。如果使用大功率的变频器，对功率因数较低的电网来讲干扰更大。针对这种情况一方面可以使用无功补偿装置对功率因数进行调节，当电网中存在的谐波频率与自谐振频率相近时，使用调谐滤波电容器组，可以在基波频率段补偿无功功率，同时解调谐振电路的自谐振频率。另外还可以在变频器的输入、输出端安装滤波器，以此来降低电磁干扰。
（3）可靠接地抑制干扰。正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。为了使变频控制系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度，必须为变频器设立可靠地工作接地。模拟量控制线路一定要使用屏蔽线，屏蔽层。靠近变频器一侧应接控制电路的公共端，而不能接在变频器的接地端或者直接接地。屏蔽层的另一端悬空处理就可以。变频器的电源地、信号地、模拟地在没汇到接地汇流排前，彼此之间应保证绝缘，避免干扰。
5、结束语
变频器的应用有利的推动了工业生产的发展，并且在自动化和智能化生产中发挥了重要的作用。在实际运行的过程中，会因为电子设备之间产生的电磁干扰而影响到生产施工的正常运行，所以对存在的问题进行分析，找出问题的原因，在技术以及工艺方面做出改进，进一步完善变频器的应用，为工业生产施工创造更大的经济效益。
参考文献：
[1]高洁.变频器电磁干扰问题分析及抑制措施[J].科技与创新，2014，03：47-48.
[2]刘亚东，李桂丹，王超.高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施[J].信息技术，2008，09：117-120.
[3]赵欣.变频器电磁干扰问题的分析及改善措施[J].有色金属加工，2013，03：50-52+8+15.
作者简介：马伟松（1984-），男，汉族，江苏人，工学学士，助理工程师，海洋石油工程股份有限公司，电气自动化
【关键词】 变频器应用；电磁干扰；解决对策
引言：
由变频器和电机组成的变频调速系统以其起动平稳、调速范围宽、控制性能好、过载能力强、使用维护方便等优点，广泛应用于电机调速控制的各个工业生产领域中。但是变频器在进行能量变换的同时也使得输入和输出侧的电压、电流含有高次谐波，这些高频的噪声信号会干扰其他敏感设备的正常工作。因此，变频调速系统的电磁兼容性問题解决的好坏，很大程度上决定了电气设备的正常运转。
1、变频器干扰概说
众所周知，交-直-交变换方式变频器由主回路和控制回路两大部分组成，主回路由整流电路、逆变电路、控制电路组成，其中整流电路和逆变电路由电力电子器件组成。电力、电子器件具有非线性特性，当变频器运行时，它要进行快速开关动作，因而产生高次谐波，致使变频器的输出信号中含大量高次谐波并伴有电磁辐射。正因为此，变频器工作时不仅自身要受到干扰，而且电网中的其他设备也会深受其害，导致整个电气控制系统的可靠性受到影响。与此同时，由于电网中存在许多其他谐波设备，变频器也会受到来自它们的影响。通过对变频器工作状况的分析，变频系统的干扰问题主要表现在三个方面：一是变频器自身干扰；二是变频器对外部设备的干扰；三是外部对变频器干扰。
2、变频器的应用现状
在现代化工业生产中，基本实现了自动化、智能化生产，所以大型电子设备的应用比较广泛，有利于工业生产的快速发展。当今变频器调速技术融合了自动化、微电子、电气等多种高新技术，采用先进的设计系统，符合现代自动化、智能化生产的需求。由于变频器的软启动方式，有利的减少了设备和电动机之间的磨损，延长设备和电动机的使用寿命，提高了使用效率。在自动化生产中，变频器调速机对于生产的精度以及质量有促进作用，并且可以提高机械设备的运行效率，重要的是具有节能效果。变频器调速机在工业生产中取得了良好的效果，其应用范围也逐渐扩大，所以变频器具有非常广阔的市场前景。
3、变频调速系统的主要干扰源及途径
3.1外部对变频器的干扰
在空间中存在着各种各样的电磁波，例如通信电磁波、线路产生的电磁波，这些电磁波是由于导线中通过的电流产生的，其强弱受电流强度及线路布设方式的影响较大，该电磁波向空中辐射，从而影响变频器的正常运行。当变频器的供电电源受到电网中，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等大量谐波影响时，变频器就会出现过压、欠压、掉电等现象，从而可能造成变频器的波动甚至损坏，进而影响生产。
3.2变频器的内部干扰
电磁干扰是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和射场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，会产生大量耦合性噪声。同时变频器的整流管也会受到补偿电容的影响，在补偿电容投入以及切出系统时，由于补偿电容的性质，会在电网中产生很高的峰值电压。如果此峰值电压过大，就有可能击穿变频器整流管，导致变频器损坏。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。
3.3变频器对其他电气设备的干扰
变频器产生的谐波电流和谐波电压将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度上升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。由于谐波电流也能使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率，使暂态恢复峰值电压增大，破坏绝缘，还会引起开关跳脱、引起误动作。保护电器电流中含有的谐波会产生额外转距，改变电器动作特性，引起误动作，甚至改变其操作特性，或烧毁线圈。电力电子设备在使用时，通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作，若电压有谐波成分时，零交叉移动、波形改变、导致控制设备误动作，进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。
4、变频器应用中问题的解决措施
（1）空间隔离。主要是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系，使其在传输的过程中减弱或者消失，以减少对其他设备造成的干扰。如在变频器交流输入侧安装交流电抗器，增大整流阻抗使整流重叠角增大，减小高次谐波电流。再者，使所有的信号线很好地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入干扰。在施工时，将不同种类的信号线隔离铺设，根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等，单独走电缆槽。另外，变频器的通讯模块是由集成电路组成的，变频器与其他控制器的通讯也很容易因外界干扰引起控制故障。所以变频器的通讯要采用光纤线缆，可以有效避免外界干扰。
（2）加装无功补偿及滤波装置。变频器在运行的过程中会产生大量的高次谐波，对于局域电网以及其他组件的正常运行造成严重的干扰。如果使用大功率的变频器，对功率因数较低的电网来讲干扰更大。针对这种情况一方面可以使用无功补偿装置对功率因数进行调节，当电网中存在的谐波频率与自谐振频率相近时，使用调谐滤波电容器组，可以在基波频率段补偿无功功率，同时解调谐振电路的自谐振频率。另外还可以在变频器的输入、输出端安装滤波器，以此来降低电磁干扰。
（3）可靠接地抑制干扰。正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰。为了使变频控制系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度，必须为变频器设立可靠地工作接地。模拟量控制线路一定要使用屏蔽线，屏蔽层。靠近变频器一侧应接控制电路的公共端，而不能接在变频器的接地端或者直接接地。屏蔽层的另一端悬空处理就可以。变频器的电源地、信号地、模拟地在没汇到接地汇流排前，彼此之间应保证绝缘，避免干扰。
5、结束语
变频器的应用有利的推动了工业生产的发展，并且在自动化和智能化生产中发挥了重要的作用。在实际运行的过程中，会因为电子设备之间产生的电磁干扰而影响到生产施工的正常运行，所以对存在的问题进行分析，找出问题的原因，在技术以及工艺方面做出改进，进一步完善变频器的应用，为工业生产施工创造更大的经济效益。
参考文献：
[1]高洁.变频器电磁干扰问题分析及抑制措施[J].科技与创新，2014，03：47-48.
[2]刘亚东，李桂丹，王超.高频开关电源中的电磁干扰问题及抑制措施[J].信息技术，2008，09：117-120.
[3]赵欣.变频器电磁干扰问题的分析及改善措施[J].有色金属加工，2013，03：50-52+8+15.
作者简介：马伟松（1984-），男，汉族，江苏人，工学学士，助理工程师，海洋石油工程股份有限公司，电气自动化