淺談交流變頻器系統(tǒng)的抗干擾性和干擾性
當工廠和設備采用交流調(diào)速時,在變頻器的電源側和電機側都會產(chǎn)生諧波干擾。一方面當變頻器運行時要防止會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)境中工作的其它設備所不能接受的電磁干擾。國際電工委員會(IEC)對電磁兼容性的定義是:“電磁兼容性是電子設備的一種功能,電子設備在電磁環(huán)境中能完成其功能而不產(chǎn)生不能容忍的干擾。”
我國頒布的“電磁兼容性”國家標準中,對電磁兼容性作出如下定義:“設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構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,電氣設備必須同時具有對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)射性頻率的電磁場等;而低頻干擾主要指電源電壓波動、欠壓和頻率不穩(wěn)定等。通常變頻器能夠運行在一個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) 晶體管換流設備對變頻器的干擾:
當供電網(wǎng)絡內(nèi)有容量較大的晶閘管換流設備時,由于晶閘管總是在每相半周期內(nèi)的部分時間導通,容易使網(wǎng)絡電壓出現(xiàn)凹凸(如圖1-1所示)。它使變頻器輸入側的整流電路有可能因此出現(xiàn)較大的反向回復電壓而受到損害。
2) 補償電容器的投入和切出對變頻器的干擾:
當在供電線路的變電所內(nèi)采用集中電容補償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)時,在補償電容投入和切出的暫態(tài)過程中,網(wǎng)絡電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值(如圖1-2所示)。其結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、 變頻器對外部的干擾
變頻器電流波形:變頻器的輸入電流和輸出電流中,都具有較強的高次諧波成分,它們將對其它控制設備形成干擾,影響其它設備的正常工作。
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,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)。
寄生電容Cp存在于電機電纜和電機內(nèi)部,因此變頻器的PWM輸出電壓波形的開關翼部通過寄生電容產(chǎn)生一個高頻脈沖電流Is,使變頻器成為一個諧波干擾源。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)上的其它設備造成干擾。
直流電抗器(平波電抗器):串聯(lián)在整流橋和濾波電容之間(如圖4-1中Ld),它的功能主要就是削弱逆變器輸入電流中的高次諧波成份,并且可通過抑制諧波電流來提高功率因數(shù)。
濾波器;在變頻器的輸入輸出側電路中,除上述較低次的諧波成份外,還有許多頻率較高的諧波電流,它們將以各種方式形成對其他設備的干擾信號,濾波器就是用于削弱頻率較高的諧波分量的方法(如圖4-2所示)。
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( 發(fā)表人:小蘭 )