交流變頻器的抗干擾性
發(fā)布時(shí)間:2019-08-02 15:46:20來源:
交流變頻調(diào)速的應(yīng)用越來越廣泛。在各種調(diào)速方式中,交流變頻調(diào)速技術(shù)已被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為是比較理想、比較有發(fā)展前途的一種調(diào)速方式了。當(dāng)工廠和設(shè)備采用交流調(diào)速時(shí),在變頻器的電源側(cè)和電機(jī)側(cè)都會(huì)產(chǎn)生諧波干擾。一方面當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)要防止會(huì)受到外界的電磁干擾;另一方面又要防止產(chǎn)生高次諧波干擾外部其他設(shè)備,即所謂的“EMC”。
一、 什么是EMC?
EMC即是“電磁兼容性”。它是指電氣設(shè)備在電磁環(huán)境中良好的工作能力,并且不能產(chǎn)生在此環(huán)境中工作的其它設(shè)備所不能接受的電磁干擾。
國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)電磁兼容性的定義是:“電磁兼容性是電子設(shè)備的一種功能,電子設(shè)備在電磁環(huán)境中能完成其功能而不產(chǎn)生不能容忍的干擾。”
我國(guó)頒布的“電磁兼容性”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)電磁兼容性作出如下定義:“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾”。
顯然,電磁兼容性含有雙重含義:抗干擾性和干擾性。
二、 變頻器及電磁兼容性
一般來說,電氣設(shè)備必須同時(shí)具有對(duì)高頻和低頻干擾的抑制能力。其中高頻干擾主要包括靜電放電、脈沖干擾和發(fā)射性頻率的電磁場(chǎng)等;而低頻干擾主要指電源電壓波動(dòng)、欠壓和頻率不穩(wěn)定等。通常變頻器能夠運(yùn)行在一個(gè)可能存在著較高電磁干擾(EM1)的工業(yè)環(huán)境中,它既是噪聲發(fā)射源,可能又是噪聲接受器。
1、 變頻器所受的外部干擾
1) 晶體管換流設(shè)備對(duì)變頻器的干擾: 當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有容量較大的晶閘管換流設(shè)備時(shí),由于晶閘管總是在每相半周期內(nèi)的部分時(shí)間導(dǎo)通,容易使網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)凹凸(如圖1-1所示)。它使變頻器輸入側(cè)的整流電路有可能因此出現(xiàn)較大的反向回復(fù)電壓而受到損害。
2) 補(bǔ)償電容器的投入和切出對(duì)變頻器的干擾: 當(dāng)在供電線路的變電所內(nèi)采用集中電容補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)時(shí),在補(bǔ)償電容投入和切出的暫態(tài)過程中,網(wǎng)絡(luò)電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值(如圖1-2所示)。其結(jié)果是可能使變頻器的整流二極管內(nèi)承受過高的反向電壓而擊穿。
2、 變頻器對(duì)外部的干擾
1) 變頻器電流波形:變頻器的輸入電流和輸出電流中,都具有較強(qiáng)的高次諧波成分,它們將對(duì)其它控制設(shè)備形成干擾,影響其它設(shè)備的正常工作。
輸入電流的波形: 如“交-直-交”電壓型變頻器的輸入側(cè)是整流和濾波電路(如圖示2-2所示),只有電源的線電壓U2大于電容兩端的電壓UD時(shí),整流橋中有充電電流。充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近,呈不連續(xù)的沖擊波形式(如圖2-1所示)。它具有很高的奇次諧波成份,特別是5次和7次諧波,如表一(以西門子MM3變頻器為例)。
輸出電壓與電流的波形: 絕大多數(shù)變頻器的逆變橋都采用PWM調(diào)制方式(如圖2—2),其輸出電壓為占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形波(如圖2-3所示)。
寄生電容Cp存在于電機(jī)電纜和電機(jī)內(nèi)部,因此變頻器的PWM輸出電壓波形的開關(guān)翼部通過寄生電容產(chǎn)生一個(gè)高頻脈沖電流Is,使變頻器成為一個(gè)諧波干擾源。由于諧波電流Is的產(chǎn)生源是變頻器,因此它一定要流回變頻器。圖中Ze為 大地阻抗,Zn為動(dòng)力電纜與地之間的阻抗。諧波電流流過此二阻抗所造成的電壓降,將影響到同一電網(wǎng)上的其它設(shè)備造成干擾。