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怎樣消除通用變頻器干擾問(wèn)題
文章出處:雷天責任編輯:
發(fā)表時(shí)間:2023-04-07
變頻器包括整流電路和逆變電路,輸入的溝通電通過(guò)整流電路平和波回路,轉換成直流電壓,再通過(guò)逆變器把直流電壓變換成不同寬度的脈沖電壓(稱(chēng)為脈寬調制電壓,PWM)。用這個(gè)PWM電壓驅動(dòng)電機,就能夠起到調整電機力矩和速度的意圖。這種作業(yè)原理導致以下三種電磁干擾:
1、諧波干擾:整流電路會(huì )發(fā)生諧波電流,這種諧波電流在供電體系的阻抗上發(fā)生電壓降,導致電壓波型發(fā)生畸變,這種畸變的電壓關(guān)于許多電子設備構成干擾(由于大部分電子設備僅能作業(yè)在正弦波電壓條件下),常見(jiàn)的電壓畸變是正弦波的頂部變平。諧波電流一守時(shí),電壓畸變在弱電源的狀況下更加嚴峻,這種干擾的特征是會(huì )對運用同一個(gè)電網(wǎng)的設備構成干擾,而與設備與變頻器之間的間隔無(wú)關(guān);
2、射頻輻射干擾:射頻輻射干擾來(lái)自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。在上述的射頻傳導發(fā)射干擾的景象中,變頻器的輸入輸出電纜上有射頻干擾電流時(shí),由于電纜相當于天線(xiàn),必然會(huì )發(fā)生電磁波輻射,發(fā)生輻射干擾。變頻器輸出電纜上傳輸的PWM電壓,同樣包括豐厚的高頻的成分,會(huì )發(fā)生電磁波輻射,構成輻射干擾。輻射干擾的特征是,當其他電子設備靠近變頻器時(shí),干擾現象變得嚴峻;
3、射頻傳導發(fā)射干擾:由于負載電壓為脈沖狀,因而變頻器從電網(wǎng)吸取電流也是脈沖狀,這種脈沖電流中包括了很多的高頻成分,構成射頻干擾,這種干擾的特征是會(huì )對運用同一個(gè)電網(wǎng)的設備構成干擾,而與設備與通用變頻器之間的間隔無(wú)關(guān);
依據電磁學(xué)的基本原理,構成電磁干擾有必要具備三要素:電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾靈敏的體系。為避免干擾,可選用硬件抗干擾和軟件抗干擾。其中,硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾辦法,一般從抗和放兩方面入手來(lái)按捺干擾,其總體原則是按捺和消除干擾源、切斷干擾對體系的耦合通道、下降體系干擾信號的靈敏性。詳細辦法在工程上可選用阻隔、濾波、屏蔽、接地等方法。以下內容是處理現場(chǎng)干擾的首要過(guò)程:
1、選用軟件抗干擾辦法:詳細來(lái)講便是通過(guò)變頻器的人機界面下調變頻器的載波頻率,把該值調低到一個(gè)恰當的規模。假如這個(gè)方法不能見(jiàn)效,那么只能采取下面的硬件抗干擾辦法。
2、進(jìn)行正確的接地:通過(guò)現場(chǎng)的詳細調研咱們能夠看到,現場(chǎng)的接地狀況是不甚理想的。而正確的接地既可所以體系有用地按捺外來(lái)干擾,又能下降設備自身對外界的干擾,是處理變頻器干擾最有用的辦法。詳細來(lái)講便是做到以下幾點(diǎn):
(1)通用變頻器的主回路端子PE(E、G)有必要接地,該接地能夠和該變頻器所帶的電機共地,但不能與其它的設備共地,有必要單獨打接地樁,且該接地址應該盡量遠離弱電設備的接地址。同樣,變頻器接地導線(xiàn)的截面積應不小于4mm2,長(cháng)度應操控在20m以?xún)取?br />
(2)其它機電設備的地線(xiàn)中,保護接地和作業(yè)接地應分隔單獨設接地極,并最后匯入配電柜的電氣接地址。操控信號的屏蔽地和主電路導線(xiàn)的屏蔽地也應分隔單獨設接地極,并最后匯入配電柜的電氣接地址。
3、屏蔽干擾源:屏蔽干擾源是按捺干擾的很有用的方法。一般變頻器自身用鐵殼屏蔽,能夠不讓其電磁干擾泄露,但變頻器的輸出線(xiàn)最好用鋼管屏蔽,特別是以外部信號(從操控器上輸出4~20mA信號)操控變頻器時(shí),要求該操控信號線(xiàn)盡或許短(一般為20m以?xún)?,且有必要選用屏蔽雙絞線(xiàn),并與主電道路(AC380)及操控線(xiàn)(AC220V)完全分離。此外,體系中的電子靈敏設備線(xiàn)路也要求選用屏蔽雙絞線(xiàn),特別是壓力信號。且體系中一切的信號線(xiàn)決不能和主電道路及操控線(xiàn)放于同一配管或線(xiàn)槽內。為使屏蔽有用,屏蔽層有必要可靠接地。
?? 4、合理的布線(xiàn):詳細方法有:
?? (1)設備的電源線(xiàn)和信號線(xiàn)應盡量遠離變頻器的輸入輸出線(xiàn)。
?? (2)其它設備的電源線(xiàn)和信號線(xiàn)應避免和變頻器的輸入輸出線(xiàn)平行。
?? 假如采取了以上的方法之后還是不能夠見(jiàn)效,那么繼續以下方法。
?? 5、干擾的阻隔:所謂干擾的阻隔,是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分阻隔開(kāi)來(lái),使他們不發(fā)生電的聯(lián)絡(luò )。一般是在電源和操控器及變送器等放大器電路之間在電源線(xiàn)上選用阻隔變壓器避免傳導干擾,電源阻隔變壓器可應用噪聲阻隔變壓器。
? ?6、在體系線(xiàn)路中設置濾波器:設備濾波器的效果是為了按捺干擾信號從變頻器通過(guò)電源線(xiàn)傳導干擾到電源和電動(dòng)機。為削減電磁噪聲和損耗,在變頻器輸出側可設置輸出濾波器;為削減對電源干擾,可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線(xiàn)路中有靈敏電子設備如操控器和變送器等,可在該設備的電源線(xiàn)上設置電源噪聲濾波器避免傳導干擾。濾波器依據運用位置的不同,可分為:
??(1)輸入濾波器
? ?一般有兩種:
? ?a、線(xiàn)路濾波器:首要由電感線(xiàn)圈構成,它通過(guò)增大線(xiàn)路在高頻下的阻抗來(lái)削弱頻率較高的諧波電流。
? ?b、輻射濾波器:首要由高頻電容器構成,它將吸收頻率點(diǎn)很高的、具有輻射能量的諧波成分。
?? (2)輸出濾波器也由電感線(xiàn)圈構成。它能夠有用地削弱輸出電流中的高次諧波成分。不只起到抗干擾的效果,還能消弱電動(dòng)機中由高次諧波發(fā)生的諧波電流引起的附加轉矩。關(guān)于變頻器輸出端的抗干擾辦法,有必要留意一下方面:
? ?a、變頻器的輸出端不允許接入電容器,避免在功率管導通(關(guān)斷)瞬間,發(fā)生峰值很大的充電(或放電)電流,危害功率管;
? ?b、當輸出濾波器由LC電路構成時(shí),濾波器內接入電容器的一側,有必要與電動(dòng)機側相接。
?? 7、選用電抗器:在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分(5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等)所占的比重是很高的,它們除了或許干擾其它設備的正常運轉之外,還由于它們消耗了很多的無(wú)功功率,使線(xiàn)路的功率因素大為下降。在輸入電路內串入電抗器是按捺較低諧波電流的有用方法。依據接線(xiàn)位置的不同,首要有以下兩種:
? ?(1)溝通電抗器:串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側之間。其首要功用有:
?? a、通過(guò)按捺諧波電流,將功率因素進(jìn)步至(0.75-0.85);
? ?b、削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊;
? ?c、削弱電源電壓不平衡的影響。
?? (2)直流電抗器:串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。它的功用比較單一,便是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在進(jìn)步功率因素方面比溝通電抗器有用,可達0.95,并具有結構簡(jiǎn)略、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
? ?因而,變頻器的抗干擾辦法首要包括在變頻器進(jìn)線(xiàn)部分加裝溝通電抗器和濾波器,進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)選用屏蔽電纜,一切電纜的屏蔽層與電抗器、濾波器、變頻器和電機的保護地共同接地,且該接地址與其他接地址分隔,保持足夠的間隔。一起,信號電纜和變頻器的動(dòng)力電纜不要平行布置。
?? 此外,為避免變頻器干擾信號和操控回路,需要給操控器、外表和工控機選用單獨的阻隔電源進(jìn)行供電。
?? 當變頻器的供電體系鄰近,存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者選用滑環(huán)供電的場(chǎng)所,變頻器儀器外表自身簡(jiǎn)單由于干擾而呈現保護。主張用戶(hù)選用如下辦法:
? ?1.變頻器輸入側,添加電感和電容,構成lc濾波網(wǎng)絡(luò )。
? ?2.變頻器的電源線(xiàn),直接從變壓器側供電。
? ?3.條件許可的狀況下,能夠選用,單獨的變壓器。
? ?4.選用外部開(kāi)關(guān),量操控端子操控時(shí),銜接線(xiàn)路較長(cháng)時(shí),主張選用屏蔽電纜。當操控線(xiàn)路與主回路,電源均在地溝中埋設時(shí),除操控線(xiàn)必需選用屏蔽電纜外,主電道路路必需,選用鋼管屏蔽穿線(xiàn),減小彼此干擾,避免變頻器的誤動(dòng)作。
?? 5.選用外部通訊操控端子操控時(shí),主張選用屏蔽雙絞線(xiàn),并將變頻器側的屏蔽層接地(pe假如干擾十分嚴峻,主張將屏蔽層,接操控電源地(gnd關(guān)于 rs232通訊方法,留意操控線(xiàn)路,盡量不要逾越15m假如要加長(cháng),必需隨之下降通訊波特率,100m左右時(shí),能夠正常通訊的波特率小于600bp關(guān)于rs485通訊,還必需考慮終端匹配電阻等。關(guān)于選用現場(chǎng)總線(xiàn),高速操控體系,通訊電纜必需,選用專(zhuān)用電纜,并選用多點(diǎn)接地的方法,才干夠進(jìn)步可靠性。
? ?6.選用外部模擬量,操控端子操控時(shí),假如銜接線(xiàn)路在1m以?xún),選用屏蔽電纜銜接,并實(shí)施變頻器側,一點(diǎn)接地即可;假如線(xiàn)路較長(cháng),現場(chǎng)干擾嚴峻的場(chǎng)所,主張在變頻器側加裝dc/dc阻隔模塊,或者選用通過(guò)v/f轉換,選用頻率指令給定模式進(jìn)行操控。
1、諧波干擾:整流電路會(huì )發(fā)生諧波電流,這種諧波電流在供電體系的阻抗上發(fā)生電壓降,導致電壓波型發(fā)生畸變,這種畸變的電壓關(guān)于許多電子設備構成干擾(由于大部分電子設備僅能作業(yè)在正弦波電壓條件下),常見(jiàn)的電壓畸變是正弦波的頂部變平。諧波電流一守時(shí),電壓畸變在弱電源的狀況下更加嚴峻,這種干擾的特征是會(huì )對運用同一個(gè)電網(wǎng)的設備構成干擾,而與設備與變頻器之間的間隔無(wú)關(guān);
2、射頻輻射干擾:射頻輻射干擾來(lái)自變頻器的輸入電纜和輸出電纜。在上述的射頻傳導發(fā)射干擾的景象中,變頻器的輸入輸出電纜上有射頻干擾電流時(shí),由于電纜相當于天線(xiàn),必然會(huì )發(fā)生電磁波輻射,發(fā)生輻射干擾。變頻器輸出電纜上傳輸的PWM電壓,同樣包括豐厚的高頻的成分,會(huì )發(fā)生電磁波輻射,構成輻射干擾。輻射干擾的特征是,當其他電子設備靠近變頻器時(shí),干擾現象變得嚴峻;
3、射頻傳導發(fā)射干擾:由于負載電壓為脈沖狀,因而變頻器從電網(wǎng)吸取電流也是脈沖狀,這種脈沖電流中包括了很多的高頻成分,構成射頻干擾,這種干擾的特征是會(huì )對運用同一個(gè)電網(wǎng)的設備構成干擾,而與設備與通用變頻器之間的間隔無(wú)關(guān);
依據電磁學(xué)的基本原理,構成電磁干擾有必要具備三要素:電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾靈敏的體系。為避免干擾,可選用硬件抗干擾和軟件抗干擾。其中,硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾辦法,一般從抗和放兩方面入手來(lái)按捺干擾,其總體原則是按捺和消除干擾源、切斷干擾對體系的耦合通道、下降體系干擾信號的靈敏性。詳細辦法在工程上可選用阻隔、濾波、屏蔽、接地等方法。以下內容是處理現場(chǎng)干擾的首要過(guò)程:
1、選用軟件抗干擾辦法:詳細來(lái)講便是通過(guò)變頻器的人機界面下調變頻器的載波頻率,把該值調低到一個(gè)恰當的規模。假如這個(gè)方法不能見(jiàn)效,那么只能采取下面的硬件抗干擾辦法。
2、進(jìn)行正確的接地:通過(guò)現場(chǎng)的詳細調研咱們能夠看到,現場(chǎng)的接地狀況是不甚理想的。而正確的接地既可所以體系有用地按捺外來(lái)干擾,又能下降設備自身對外界的干擾,是處理變頻器干擾最有用的辦法。詳細來(lái)講便是做到以下幾點(diǎn):
(1)通用變頻器的主回路端子PE(E、G)有必要接地,該接地能夠和該變頻器所帶的電機共地,但不能與其它的設備共地,有必要單獨打接地樁,且該接地址應該盡量遠離弱電設備的接地址。同樣,變頻器接地導線(xiàn)的截面積應不小于4mm2,長(cháng)度應操控在20m以?xún)取?br />
(2)其它機電設備的地線(xiàn)中,保護接地和作業(yè)接地應分隔單獨設接地極,并最后匯入配電柜的電氣接地址。操控信號的屏蔽地和主電路導線(xiàn)的屏蔽地也應分隔單獨設接地極,并最后匯入配電柜的電氣接地址。
3、屏蔽干擾源:屏蔽干擾源是按捺干擾的很有用的方法。一般變頻器自身用鐵殼屏蔽,能夠不讓其電磁干擾泄露,但變頻器的輸出線(xiàn)最好用鋼管屏蔽,特別是以外部信號(從操控器上輸出4~20mA信號)操控變頻器時(shí),要求該操控信號線(xiàn)盡或許短(一般為20m以?xún)?,且有必要選用屏蔽雙絞線(xiàn),并與主電道路(AC380)及操控線(xiàn)(AC220V)完全分離。此外,體系中的電子靈敏設備線(xiàn)路也要求選用屏蔽雙絞線(xiàn),特別是壓力信號。且體系中一切的信號線(xiàn)決不能和主電道路及操控線(xiàn)放于同一配管或線(xiàn)槽內。為使屏蔽有用,屏蔽層有必要可靠接地。
?? 4、合理的布線(xiàn):詳細方法有:
?? (1)設備的電源線(xiàn)和信號線(xiàn)應盡量遠離變頻器的輸入輸出線(xiàn)。
?? (2)其它設備的電源線(xiàn)和信號線(xiàn)應避免和變頻器的輸入輸出線(xiàn)平行。
?? 假如采取了以上的方法之后還是不能夠見(jiàn)效,那么繼續以下方法。
?? 5、干擾的阻隔:所謂干擾的阻隔,是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分阻隔開(kāi)來(lái),使他們不發(fā)生電的聯(lián)絡(luò )。一般是在電源和操控器及變送器等放大器電路之間在電源線(xiàn)上選用阻隔變壓器避免傳導干擾,電源阻隔變壓器可應用噪聲阻隔變壓器。
? ?6、在體系線(xiàn)路中設置濾波器:設備濾波器的效果是為了按捺干擾信號從變頻器通過(guò)電源線(xiàn)傳導干擾到電源和電動(dòng)機。為削減電磁噪聲和損耗,在變頻器輸出側可設置輸出濾波器;為削減對電源干擾,可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線(xiàn)路中有靈敏電子設備如操控器和變送器等,可在該設備的電源線(xiàn)上設置電源噪聲濾波器避免傳導干擾。濾波器依據運用位置的不同,可分為:
??(1)輸入濾波器
? ?一般有兩種:
? ?a、線(xiàn)路濾波器:首要由電感線(xiàn)圈構成,它通過(guò)增大線(xiàn)路在高頻下的阻抗來(lái)削弱頻率較高的諧波電流。
? ?b、輻射濾波器:首要由高頻電容器構成,它將吸收頻率點(diǎn)很高的、具有輻射能量的諧波成分。
?? (2)輸出濾波器也由電感線(xiàn)圈構成。它能夠有用地削弱輸出電流中的高次諧波成分。不只起到抗干擾的效果,還能消弱電動(dòng)機中由高次諧波發(fā)生的諧波電流引起的附加轉矩。關(guān)于變頻器輸出端的抗干擾辦法,有必要留意一下方面:
? ?a、變頻器的輸出端不允許接入電容器,避免在功率管導通(關(guān)斷)瞬間,發(fā)生峰值很大的充電(或放電)電流,危害功率管;
? ?b、當輸出濾波器由LC電路構成時(shí),濾波器內接入電容器的一側,有必要與電動(dòng)機側相接。
?? 7、選用電抗器:在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分(5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等)所占的比重是很高的,它們除了或許干擾其它設備的正常運轉之外,還由于它們消耗了很多的無(wú)功功率,使線(xiàn)路的功率因素大為下降。在輸入電路內串入電抗器是按捺較低諧波電流的有用方法。依據接線(xiàn)位置的不同,首要有以下兩種:
? ?(1)溝通電抗器:串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側之間。其首要功用有:
?? a、通過(guò)按捺諧波電流,將功率因素進(jìn)步至(0.75-0.85);
? ?b、削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊;
? ?c、削弱電源電壓不平衡的影響。
?? (2)直流電抗器:串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。它的功用比較單一,便是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在進(jìn)步功率因素方面比溝通電抗器有用,可達0.95,并具有結構簡(jiǎn)略、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
? ?因而,變頻器的抗干擾辦法首要包括在變頻器進(jìn)線(xiàn)部分加裝溝通電抗器和濾波器,進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)選用屏蔽電纜,一切電纜的屏蔽層與電抗器、濾波器、變頻器和電機的保護地共同接地,且該接地址與其他接地址分隔,保持足夠的間隔。一起,信號電纜和變頻器的動(dòng)力電纜不要平行布置。
?? 此外,為避免變頻器干擾信號和操控回路,需要給操控器、外表和工控機選用單獨的阻隔電源進(jìn)行供電。
?? 當變頻器的供電體系鄰近,存在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源或者選用滑環(huán)供電的場(chǎng)所,變頻器儀器外表自身簡(jiǎn)單由于干擾而呈現保護。主張用戶(hù)選用如下辦法:
? ?1.變頻器輸入側,添加電感和電容,構成lc濾波網(wǎng)絡(luò )。
? ?2.變頻器的電源線(xiàn),直接從變壓器側供電。
? ?3.條件許可的狀況下,能夠選用,單獨的變壓器。
? ?4.選用外部開(kāi)關(guān),量操控端子操控時(shí),銜接線(xiàn)路較長(cháng)時(shí),主張選用屏蔽電纜。當操控線(xiàn)路與主回路,電源均在地溝中埋設時(shí),除操控線(xiàn)必需選用屏蔽電纜外,主電道路路必需,選用鋼管屏蔽穿線(xiàn),減小彼此干擾,避免變頻器的誤動(dòng)作。
?? 5.選用外部通訊操控端子操控時(shí),主張選用屏蔽雙絞線(xiàn),并將變頻器側的屏蔽層接地(pe假如干擾十分嚴峻,主張將屏蔽層,接操控電源地(gnd關(guān)于 rs232通訊方法,留意操控線(xiàn)路,盡量不要逾越15m假如要加長(cháng),必需隨之下降通訊波特率,100m左右時(shí),能夠正常通訊的波特率小于600bp關(guān)于rs485通訊,還必需考慮終端匹配電阻等。關(guān)于選用現場(chǎng)總線(xiàn),高速操控體系,通訊電纜必需,選用專(zhuān)用電纜,并選用多點(diǎn)接地的方法,才干夠進(jìn)步可靠性。
? ?6.選用外部模擬量,操控端子操控時(shí),假如銜接線(xiàn)路在1m以?xún),選用屏蔽電纜銜接,并實(shí)施變頻器側,一點(diǎn)接地即可;假如線(xiàn)路較長(cháng),現場(chǎng)干擾嚴峻的場(chǎng)所,主張在變頻器側加裝dc/dc阻隔模塊,或者選用通過(guò)v/f轉換,選用頻率指令給定模式進(jìn)行操控。
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