变频控制系统的干扰源分析及抗干扰措施
刘庆刚;周传运
【摘 要】变频控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行,而系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键.对变频控制系统的干扰源进行了分析,认为变频控制系统中的干扰源主要来自外部电网的干扰及来自自身对外部的干扰,并分析了这些干扰在控制系统中的影响与传播方式,提出了几种抗干扰的措施.
【期刊名称】《机床与液压》 【年(卷),期】2009(037)006 【总页数】3页(P251-253)
【关键词】变频控制系统;干扰源;抗干扰 【作 者】刘庆刚;周传运
【作者单位】山东济宁职业技术学院,山东济宁,272037;山东济宁职业技术学院,山东济宁,272037 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
2 0 0 9 年 6 月 第 3 7卷 第 6 期 机床与 液 压M A C H I N E T O O L ＆ H Y D R A U L I C S Ju n.2 0 0 9 Vol.3 7 N o.6变 频 控 制 系 统 的 干 扰 源 分 析 及 抗 干 扰 措 施刘 庆 刚 ， 周 传 运 （山 东济宁 职 业 技 术学 院 ， 山 东 济宁 2 7 2 0 3 7 ）摘要：变频控制系统的可靠性直接影响到 工 业 企业 的安全生产 和 经
济运 行 ， 而 系 统 的抗干扰 能力 是关系到 整个系统 可靠运 行的关键 。 对变频控制系统的干 扰 源 进行了 分析 ， 认 为变频控制系统中的 干 扰 源 主 要来 自外部 电 网 的 干 扰 及 来 自自身对外部的干扰 ， ． 并分析了这些 干扰在控制系统中的影 响与传播方式 ， 提出 了 几种 抗干扰 的措施 。关 键词 ： 变频控制系统； 干扰源； 抗 干扰中图 分类号： T P29文 献标识 码 ： B文章编 号： 100 1- 3 8 8 1 ( 2 0 0 9 ) 6 - 2 5 1 - 30 引 言 随着科学技术 的发 展 ， 变 频控制系 统在 工 业 控 制中的应 用 越来 越广 泛 。 变频 控制 系 统 可靠性 直接 影 响 企 业 的安 全生 产 和 经 济 运 行 ， 自动 化系 统 中使 用 的 变 频控制系统安装在 生 产 现 场 和 机 电 设 备 上 ， 它们 大多 处 在 强 电 电路和 强 电 设备 所 形 成 的 恶 劣 电 磁 环 境 中 ， 因 而 受到 了 严 重 电 磁 干 扰 ( E M I) 。 变 频 控制 系 统 的 干 扰有 时 能直接造成 系统的 硬 件损坏 ， 有 时 虽 不 能损 坏系 统的 硬 件 ， 但 常 使 微 处 理 器 的 系 统 程 序 运 行 失 控，导 致控制 失 灵 ， 从 而 造 成 设 备 和 生 产 事 故 。 因此 ， 提高 系 统 的 抗 干 扰 能 力 和 可 靠 性 具 有 十 分 重 要 的意 义 。 1 变 频控 制 系 统 主 要 干 扰 源1.1 外部 电 网 的 干 扰电 网 中 的 谐波 干 扰 主 要 通 过 变频 控制 系 统 的 供 电 电 源 干扰变频 控制 系 统 。 电 网 中存 在 大量 谐 波 源 ， 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 。 这 些 负荷都使 电 网 中的 电 压 、电 流产 生 波形 畸变 ， 从 而 对 电 网 中其它 设 备产 生 危害 的 干扰 。 变频 控制 系 统的 供 电 电 源 受 到来 自 被 污 染 的 交 流 电 网 的 干 扰 后 若 不 加 以 处 理 ， 电 网 噪 声 就会 通 过 电 网 电 源 电 路 干 扰 变频控 制 系 统 。 供 电 电 源 对 变 频 控 制 系 统 的 干 扰 主 要 有 过 压 、 欠 压 、 瞬 时 掉 电；浪涌 、 跌 落； 尖 峰 电 压 脉冲； 射 频 干 扰 。1.1.1 晶 闸 管 换 流 设 备 对 变 频 控 制 系 统 的 干 扰当供 电 网 络 内有 容 量 较 大 的 晶 闸 管 换 流 设 备 时 ，由 于 晶 闸管 总 是 在 每 相 半 周 期 内 的 部 分 时 间 内 导 通 ，容
易 使 网 络 电 压 出 现 凹 口 ， 波 形 严 重 失 真 。 它 使 变 频 控制 系 统输 入 侧 的 整 流 电 路 有 可 能 因 出 现 较 大 的 反 向 回 复 电 压 而 受 到 损 害 ， 从 而 导 致 输 入 回 路 击 穿 而 烧 毁。 1.1.2 电力 补偿 电容 对 变 频 控制 系 统 的 干 扰电力 部 门 对 用 电 单 位 的 功 率 因 数 有一 定 的 要 求 ，为此 ，许 多用户 都在变 电 所采用集 中电容 补偿 的方 法 来 提高功 率因 数 。 在 补偿 电容投 入 或切 出 的暂 态 过 程 中 ，网 络 电 压 有 可 能出 现 很 高 的峰值 ， 其结果 是 可能 使变 频 控制 系统 的 整 流 二 极 管因 承受 过高 的 反 向 电 压 而 被 击 穿 。1.2 变 频 器 自身 对 外部 的 干 扰变 频 控制 系 统 的 整 流 桥 对 电 网 来 说 是 非 线 性 负载 ， 它 所 产 生 的 谐 波对 与 其共 电 源 的其它 设 备直接造成 干 扰 。其输 出端 的高次谐 波 ， 通 过感应 、 辐 射 、 地线 系 统 等途 径 ， 对 相 关 设 备 造 成 干 扰 。( 1 ) 静 电 耦 合 干 扰 。 静 电 耦 合 干 扰 是 由 于 干 扰源电缆 和 周 围线 路 间 的 杂 散 电 容耦 合形 成 的 ， 其 大 小与 杂 散 电容 成 正 比 。( 2 ) 电 磁 感 应 干 扰 。 由 于 交 流 变 频 器 电 源 在 电缆 产 生 的 变 化 磁 通 ， 在周 围线 路 中感应 出 电 动势 ， 从而 形 成 感应 干 扰 。( 3 ) 电 波 辐 射 干 扰 。 变 频 器 辐 射 的 电 波 在 周 围线 路中 被感应 而 产 生 的 干 扰 。 干 扰 电势 的 大 小 取 决 于 电 磁 波 的 大 小 和 辐 射 源 与 受感物间 的 距 离 。 (4 ) 电 源 线 传 导 干 扰 。 当 变 频 器 和 其 它 设 备 使用 同 一 电 源 时 ， 对 其它 设 备直 接产 生 干 扰 。2 干 扰 信 号 的 传 播 方 式变 频 控制 系 统 能 产 生 功 率 较 大 的 谐 波 。 由 于 功率 较 大 ，对 系 统 其 它 设 备 干 扰 性 较 强 ， 其 干 扰 途 径 与一 般 电 磁 干 扰 途 径 是 一致 的 ， 主 要 分 传 导 （即 电 路耦 合） 、 电 磁 辐 射 、 感 应 耦 合 。 具 体 如 下 ： 首 先对 周 围 的 电 子 、 电 气 设 备 产 生 电 磁 辐 射； 其 次 对 直接 驱 动 的 电 动 机 产 生 电 磁 噪 声 ， 使 得 电 机 铁 耗 和 铜 耗增 加 ； 并 传 导 干 扰 到 电 源 ， 通 过 配 电 网 络 传 导 给系 统 其 它 设 备 ； 最 后 变 频 控 制 系 统 对 相 邻 的 其 它
变频控制系统的干扰源分析及抗干扰措施
