電氣自動(dòng)化畢業(yè)論文

1、日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題題 目：目：變頻器應(yīng)用中的干擾及其抑制 院院 部：部： 專專 業(yè)：業(yè)： 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 職職 稱稱 2010 年 5 月 11 日 摘摘 要要 變頻器調(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù) 于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中 獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī) 械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展， 變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制 的各個(gè)領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、空調(diào)設(shè)備、過

2、程控制、電梯、 機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提 高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來了一些干擾問題。 現(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn) 生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有 三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無線電等產(chǎn)生的 干擾。對(duì)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng) 干擾；對(duì)通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻器 的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)無法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他電子、 電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問題 進(jìn)行探討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：變頻器

3、干擾 抑制 abstract frequency control technology is a control, microelectronics, power electronics, and communications technologies in one high- tech technology. it is with great speed, energy-saving performance, in all walks of life access to a wide range of applications. since its soft launch, can redu

4、ce the impact of equipment and electrical machinery, equipment and motor life extension. with the rapid development of science and technology, with its power-saving frequency converter, energy saving, reliable and efficient characteristics applied to all areas of industrial control, such as frequenc

5、y control in water supply, air conditioning, process control, elevators, machine tools and so on applications to ensure regulation accuracy, reduce workers labor intensity and improve economic efficiency, but also brought along some of the interference problem. on-site power supply and electrical eq

6、uipment would have an impact on inverter, inverter run-time generated high harmonics can interfere with the operation of surrounding equipment. inverter generated disturbances are mainly three types: the interference of electronic devices, communications equipment, such as interference and radio int

7、erference generated. on the computer and automatic control devices and other electronic equipment generated interference is mainly induced interference; on communications equipment and radio interference generated by such as radiation interference. if the inverter interference issues are not well, n

8、ot only the system can not reliably, but also affect other electrical and electronic equipment to work properly. so it is necessary inverter applications, the interference problems discussed in order to promote its further expand the applications. keywords: inverter interference inhibition 目目 錄錄 摘要摘

9、要. abstract.abstract. 目錄目錄. 1.1.變頻器的簡(jiǎn)介變頻器的簡(jiǎn)介. 2.變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要干擾源及其危害變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要干擾源及其危害. 3.3.抗電干擾的措施抗電干擾的措施. 4.4.變頻控制系統(tǒng)變頻控制系統(tǒng). 5.5.結(jié)束語結(jié)束語. 6.6. 致謝致謝. 7.7.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn). 1 變頻器變頻器簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 1.1 變頻器的原理變頻器的原理 1.1.1 變頻器控制電路組成變頻器控制電路組成 如下圖所示，控制電路由以下電路組成：頻率、電壓的運(yùn)算電 路、主電路的電壓、電流檢測(cè)電路、電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)電路、將運(yùn) 算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)電路，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的保

10、護(hù)電路。 圖 1-1 變頻器控制電路 在圖 1 點(diǎn)畫線內(nèi)，無速度檢測(cè)電路為開環(huán)控制，在控制電路增 加了速度檢測(cè)電路，即增加速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn) 行控制更精確的閉環(huán)控制。 主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動(dòng)電路、逆 變電路和檢測(cè)取樣電路部分組成。圖 1-2 是它的結(jié)構(gòu)圖。 圖 1-2 變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖 （1）運(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓 信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 （2）電壓、電流檢測(cè)電路 與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 （3）驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路是將主控電路中 cpu 產(chǎn)生的六個(gè) pwm 信號(hào)，經(jīng)光電 隔離和放大后，作

11、為逆變電路的換流器件（逆變模塊）提供驅(qū)動(dòng)信 號(hào)。 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的各種要求，因換流器件的不同而異。圖 2-3 是較 常見的驅(qū)動(dòng)電路（驅(qū)動(dòng)電路電源見圖 2-4） 。 圖 1-3 驅(qū)動(dòng)電路圖 圖 1-4 驅(qū)動(dòng)電路電源圖 （4）i/0 輸入輸出電路 為了變頻器更好人機(jī)交互，變頻器具有多種輸入信號(hào)的輸入 (比如運(yùn)行、多段速度運(yùn)行等)信號(hào)，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸出“比 如電流、頻率、保護(hù)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)等)信號(hào)。 （5）速度檢測(cè)電路 以裝在異步電動(dòng)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器 (tg、plg 等)的信號(hào)為速 度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn) 轉(zhuǎn)。 （6）保護(hù)電路 檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或

12、過電壓等異常時(shí)， 為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、 電流值。 圖 1-5 所示的電路是較典型的過流檢測(cè)保護(hù)電路。由電流取樣、 信號(hào)隔離放大、信號(hào)放大輸出三部分組成 圖 1-5 電流檢測(cè)保護(hù)電路 1.1.2 自由地改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度自由地改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度 圖 1-6 變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速接線圖 （1) r/min 電機(jī)轉(zhuǎn)速單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，也可表示為 rpm，如：4 極電機(jī) 60hz 1800r/min，4 極電機(jī) 50hz 1500r/min， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速同頻率成比例。 交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n60 f(1s)/p (1) 式中 n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

13、f異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 由式(1)可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改 變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 050hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度 調(diào)節(jié)的 電機(jī)極數(shù)是固定不變的，極數(shù)是一個(gè)不連續(xù)的數(shù)值，為 2 的倍 數(shù)。另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號(hào)，所以該值能夠在電機(jī)的 外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以被自由的控制。 n=60f/p，其中 n 為同步速度、f 為電源頻率、p 為電機(jī)極數(shù)，改變 頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法。僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。 特別是當(dāng)頻率降低時(shí)

14、，該問題更突出。為防止電機(jī)燒毀，變頻器在 改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓，例如：為使電機(jī)轉(zhuǎn)速減半， 變頻器的輸出頻率必須從 60hz 改變到 30hz，變頻器的輸出電壓就 必須從 200v 改變到 100v。 1.1.3 基本概念基本概念 （1）vvvf 變壓變頻（variable voltage and variable frequency） （2）cvcf 恒壓恒率（constant voltage and constant frequency） 各國(guó)使用的交流供電電源，其電壓和頻率通常均為 200v/60hz（50hz）或 100v/60hz（50hz） 。變頻器是把工頻電源變 換成各

15、種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，該設(shè)備 首先要把三相或單相交流電變換為直流電（dc） ，然后再把直流電 （dc）變換為三相或單相交流電（ac） 。其中控制電路完成對(duì)主電路 的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電 路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對(duì)于 如矢量控制變頻器這種需大量運(yùn)算的變頻器，有時(shí)還需一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn) 矩計(jì)算的 cpu 以及一些相應(yīng)的電路。 1.1.41.1.4 變頻器的分類變頻器的分類 按主電路工作方式，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按 開關(guān)方式，分為 pam 控制型、pwm 控制型和高載頻 pwm 控制型；按 工作原理，分

16、為 v/f 控制型、轉(zhuǎn)差頻率控制型和矢量控制型等；按 用途，分為通用型、高性能專用型、高頻型、單相變頻器和三相變 頻器等。 1.1.5 變頻器中常用的控制方式變頻器中常用的控制方式 低壓通用變頻輸出電壓為 380650v，輸出功率為 0.75400kw，工作頻率為 0400hz，它的主電路都采用交直 交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下四代。 （1）u/f=c 的正弦脈寬調(diào)制（spwm）控制方式 其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好， 能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛 應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受 定子電阻壓降的影響比較顯著，使

17、輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī) 械特性終究沒有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還 不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化， 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死 區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出矢量 控制變頻調(diào)速。 （2）電壓空間矢量（svpwm）控制方式 它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想 圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形 逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率 補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速 時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉

18、環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和 穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng) 性能沒有得到根本改善。 （3）矢量控制（vc）方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定 子電流 ia、ib、ic、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系 下的交流電流 ia1ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同 步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 im1、it1（im1 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì) 磁電流；it1 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流） ，然后模仿直流電動(dòng) 機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換， 實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng) 機(jī)，分別對(duì)速

19、度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈， 然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn) 正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在 實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù) 的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較 復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。 （4）直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc）方式 1985 年，德國(guó)魯爾大學(xué)的 depenbrock 教授首次提出了直接轉(zhuǎn) 矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足， 并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得 到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成

20、功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功 率交流傳動(dòng)上。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型， 控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng) 機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直 流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 （5）矩陣式交交控制方式 vvvf 變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交直交 變頻中的一種。其共同缺點(diǎn)是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流 電路需要大的儲(chǔ)能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進(jìn)行 四象限運(yùn)行。為此，矩陣式交交變頻應(yīng)運(yùn)而生。由于矩陣式交 交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解

21、電 容。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為 l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系 統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者 深入研究。其實(shí)質(zhì)不是間接的控制電流、磁鏈等量，而是把轉(zhuǎn)矩直 接作為被控制量來實(shí)現(xiàn)的。具體方法是： 控制定子磁鏈引入定子磁鏈觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)無速度傳感器方式； 自動(dòng)識(shí)別（id）依靠精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，對(duì)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)識(shí) 別； 算出實(shí)際值對(duì)應(yīng)定子阻抗、互感、磁飽和因素、慣量等算出實(shí) 際的轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈、轉(zhuǎn)子速度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制； 實(shí)現(xiàn) bandband 控制按磁鏈和轉(zhuǎn)矩的 bandband 控制產(chǎn)生 pwm 信號(hào)，對(duì)逆變器開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。 矩陣式交交變頻具有快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（2ms）

22、 ，很高的速度精度 （2，無 pg 反饋） ，高轉(zhuǎn)矩精度（3） ；同時(shí)還具有較高的 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及高轉(zhuǎn)矩精度，尤其在低速時(shí)（包括 0 速度時(shí)） ，可輸出 150200轉(zhuǎn)矩。 1.1.6 關(guān)于散熱的問題關(guān)于散熱的問題 變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度 升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高 10 度，變頻器使用壽命將減半。 若變頻器帶有直流或交流電抗器, 并且也在柜子里面, 發(fā)熱量會(huì)更 大。電抗器安裝在變頻器側(cè)面或測(cè)上方比較好。如果有制動(dòng)電阻的 話，制動(dòng)電阻的散熱量很大，安裝位置最好和變頻器隔離開，如裝 在柜子上面或旁邊等。 降低控制柜內(nèi)的發(fā)熱量的方法有以下幾種： (1)適當(dāng)?shù)卦黾訖C(jī)

23、柜的尺寸。要使控制柜尺寸減小，就必須使 機(jī)柜中產(chǎn)生的熱量盡可能地減少。如：把變頻器的散熱器部分放到 控制柜的外面，將會(huì)使 70的發(fā)熱量釋放到機(jī)柜的外面，對(duì)大容量 變頻器更加有效。 (2)可以用隔離板把本體和散熱器隔開, 使散熱器散熱不影響 變頻器本體。 (3)變頻器散熱設(shè)計(jì)中都是以垂直安裝為基礎(chǔ)的，橫放散熱會(huì) 變差! (4)功率稍大的變頻器，都有冷卻風(fēng)扇。建議在控制柜出風(fēng)口 安裝冷卻風(fēng)扇，進(jìn)風(fēng)口加濾網(wǎng)防灰塵進(jìn)入控制柜?？刂乒窈妥冾l器 風(fēng)扇都是要的，不能相互替代。 (5)在海拔高于 1000m 的地方，因?yàn)榭諝饷芏冉档?，因此?yīng)加 大柜子的冷卻風(fēng)量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應(yīng)考慮降容， 每 1

24、000m 降低 5%。實(shí)際上因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)變頻器的負(fù)載和散熱能力一般 比實(shí)際使用時(shí)要大，所以也要看具體應(yīng)用。 比方說在 1500m 的地方， 但是周期性負(fù)載，如電梯，就不必要降容。 (6)開關(guān)頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自 igbt，igbt 的發(fā)熱又集 中在開關(guān)的瞬間，開關(guān)頻率高時(shí)發(fā)熱就大。 1.2 變頻器的應(yīng)用變頻器的應(yīng)用 （1）注塑機(jī)變頻調(diào)速控制 注塑過程一般分為以下步驟：鎖模注射保壓熔膠加料冷 卻定型開模頂針。每個(gè)步驟的負(fù)荷是不同的，采用變頻器對(duì)油泵 進(jìn)行控制，可以對(duì)應(yīng)每個(gè)步驟輸出相應(yīng)功率，從而顯著節(jié)約電能， 節(jié)電率 3060 下圖為注塑機(jī)變頻簡(jiǎn)圖 圖 1-7 注塑機(jī)專用變頻圖 （2）全自動(dòng)變

25、頻恒壓供水系統(tǒng) 通過一臺(tái)變頻器同時(shí)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓供水，并可 附設(shè)夜間小泵運(yùn)行及消防功能。無需水塔、高位水箱、無二次污染， 投資小、占地面積少，無需人工維護(hù)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，高效節(jié)能。 下圖為變頻恒壓供水系統(tǒng)簡(jiǎn)易原理圖： 圖 1-8 變頻恒壓供水系統(tǒng)簡(jiǎn)易原理圖 （3）行車電機(jī)變頻調(diào)速控制 行車一般有多臺(tái)電機(jī)，分別控制大車、小車及吊鉤上下，這幾 臺(tái)電機(jī)都可用變頻加以改造。改造后具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： 1）.電機(jī)啟動(dòng)電流小，轉(zhuǎn)矩大，避免了大電流沖擊，節(jié)電顯著。 2）節(jié)約備件，無需更換接觸器等低壓電器。 3）無需人工維護(hù)，可靠性極高。 （4）風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速改造 傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、水泵是通過風(fēng)門檔板或閥門來調(diào)

26、節(jié)流量，由于流 量與轉(zhuǎn)速成正比、功率與轉(zhuǎn)速的 3 次方成正比。因此采用變頻器通 過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，其功率（耗電量）會(huì)呈 3 次方下降，節(jié)能 效果非常明顯，節(jié)電率可達(dá) 3070. （5）在繞線機(jī)上的應(yīng)用 有啟動(dòng)平穩(wěn)、啟動(dòng)力矩大、無級(jí)調(diào)速的特點(diǎn)，能提高產(chǎn)量、降 低故障率。鍋爐風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速：鍋爐風(fēng)機(jī)包括引風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)，一 般是通過調(diào)節(jié)風(fēng)門檔板改變送風(fēng)量、采用變頻器后，可將風(fēng)門檔板 調(diào)節(jié)至最大，通過變頻器進(jìn)行調(diào)速。一般節(jié)電率都在 40 以上。 （6）空壓機(jī)變頻調(diào)速 通過一臺(tái)變頻器能同時(shí)控制多臺(tái)空壓機(jī)，避免電機(jī)空轉(zhuǎn)耗能， 無需專人值守，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)恒壓供氣，高效節(jié)能。 （7）中央空調(diào)系統(tǒng)中的變頻器應(yīng)用

27、采用變頻器對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)中的冷凍水泵組、冷卻水泵組進(jìn)行 調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制多臺(tái)水泵，高效節(jié)能，避免了 “大馬拉小車”現(xiàn)象，節(jié)電率 3060。同時(shí)能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫、濕度檢 測(cè)及集中監(jiān)控、達(dá)到最佳舒適度控制。 （8）變頻調(diào)速器廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域 |石化行業(yè)|印刷行業(yè)|造紙行業(yè)|塑料行業(yè)|制藥行 業(yè)|水泥行業(yè)|冶金行業(yè)|紡織印染行業(yè)|食品飲料行業(yè)| |卷煙設(shè)備|電梯行業(yè)|輸送設(shè)備|. 1.3 變頻器參數(shù)變頻器參數(shù) 變頻器功能參數(shù)很多。一般都有數(shù)十甚至上百個(gè)參數(shù)供用戶選 擇。實(shí)際應(yīng)用中，沒必要對(duì)每一個(gè)參數(shù)都進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只 要采用出廠設(shè)定值即可。但有些參數(shù)由于和實(shí)際使用情況有很大關(guān) 系，且有

28、的還相互關(guān)聯(lián)，因此要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行設(shè)定和調(diào)試。因各類 型變頻器功能有差異，而相同功能參數(shù)的名稱也不一致，為敘述方 便，本文以富士變頻器基本參數(shù)名稱為例。由于基本參數(shù)是各類型 變頻器幾乎都有的，完全可以做到觸類旁通。 (1)加減速時(shí)間-加速時(shí)間就是輸出頻率從 0 上升到最大頻率所 需時(shí)間，減速時(shí)間是指從最大頻率下降到 0 所需時(shí)間。通常用頻率 設(shè)定信號(hào)上升、下降來確定加減速時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)須限制頻 率設(shè)定的上升率以防止過電流，減速時(shí)則限制下降率以防止過電壓。 加速時(shí)間設(shè)定要求：將加速電流限制在變頻器過電流容量以下， 不使過流失速而引起變頻器跳閘；減速時(shí)間設(shè)定要點(diǎn)是：防止平滑 電路電壓過大，不使

29、再生過壓失速而使變頻器跳閘。加減速時(shí)間可 根據(jù)負(fù)載計(jì)算出來，但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長(zhǎng)加 減速時(shí)間，通過起、停電動(dòng)機(jī)觀察有無過電流、過電壓報(bào)警；然后 將加減速設(shè)定時(shí)間逐漸縮短，以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報(bào)警為原則，重復(fù)操 作幾次，便可確定出最佳加減速時(shí)間。 （2）轉(zhuǎn)矩提升-又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，是為補(bǔ)償因電動(dòng)機(jī)定子繞組電 阻所引起的低速時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍 f/v 增大的方法。設(shè) 定為自動(dòng)時(shí)，可使加速時(shí)的電壓自動(dòng)提升以補(bǔ)償起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng) 機(jī)加速順利進(jìn)行。如采用手動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，根據(jù)負(fù)載特性，尤其是負(fù)載 的起動(dòng)特性，通過試驗(yàn)可選出較佳曲線。對(duì)于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如選擇 不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)低速時(shí)的輸出電壓過高，而浪費(fèi)

30、電能的現(xiàn)象，甚至還會(huì) 出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。 （3）電子熱過載保護(hù)-本功能為保護(hù)電動(dòng)機(jī)過熱而設(shè)置。它是 變頻器內(nèi) cpu 根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)電流值和頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的溫升，從而進(jìn) 行過熱保護(hù)。本功能只適用于“一拖一”場(chǎng)合，而在“一拖多”時(shí)， 則應(yīng)在各臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加裝熱繼電器。 電子熱保護(hù)設(shè)定值(%)=電動(dòng)機(jī)額定電流(a)/變頻器額定輸出電 流(a)100%。 （4）頻率限制-即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制 是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號(hào)源出故障，而引起輸出頻率的 過高或過低，以防損壞設(shè)備的一種保護(hù)功能。在應(yīng)用中按實(shí)際情況 設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸

31、送機(jī)，由于輸送 物料不太多，為減少機(jī)械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動(dòng)，并將 變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機(jī)運(yùn)行在 一個(gè)固定、較低的工作速度上。 （5）偏置頻率-有的又叫偏差頻率或頻率偏差設(shè)定。其用途是 當(dāng)頻率由外部模擬信號(hào)(電壓或電流)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，可用此功能調(diào)整 頻率設(shè)定信號(hào)最低時(shí)輸出頻率的高低。有的變頻器當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào) 為 0%時(shí)，偏差值可作用在 0fmax 范圍內(nèi)，有的變頻器(如明電舍、 三墾)還可對(duì)偏置極性進(jìn)行設(shè)定。如在調(diào)試中當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào)為 0% 時(shí)，變頻器輸出頻率不為 0hz，而為 xhz，則此時(shí)將偏置頻率設(shè)定為 負(fù)的 xhz 即可使變頻器輸出頻率為 0hz。

32、（6）頻率設(shè)定信號(hào)增益-此功能僅在用外部模擬信號(hào)設(shè)定頻 率時(shí)才有效。它是用來彌補(bǔ)外部設(shè)定信號(hào)電壓與變頻器內(nèi)電壓(+10v)的 不一致問題；同時(shí)方便模擬設(shè)定信號(hào)電壓的選擇，設(shè)定時(shí)，當(dāng)模擬 輸入信號(hào)為最大時(shí)(如 10v、5v 或 20ma)，求出可輸出 f/v 圖形的頻 率百分?jǐn)?shù)并以此為參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可；如外部設(shè)定信號(hào)為 05v 時(shí)， 若變頻器輸出頻率為 050hz，則將增益信號(hào)設(shè)定為 200%即可。 （7）轉(zhuǎn)矩限制-可分為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制兩種。 它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值，經(jīng) cpu 進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算，其可對(duì) 加減速和恒速運(yùn)行時(shí)的沖擊負(fù)載恢復(fù)特性有顯著改善。轉(zhuǎn)矩限制功 能可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速

33、和減速控制。假設(shè)加減速時(shí)間小于負(fù)載慣量時(shí)間 時(shí)，也能保證電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動(dòng)加速和減速。 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩功能提供了強(qiáng)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩功 能將控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差，而將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi)，當(dāng)負(fù) 載轉(zhuǎn)矩突然增大時(shí)，甚至在加速時(shí)間設(shè)定過短時(shí)，也不會(huì)引起變頻 器跳閘。在加速時(shí)間設(shè)定過短時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會(huì)超過最大設(shè)定 值。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大對(duì)起動(dòng)有利，以設(shè)置為 80100%較妥。 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動(dòng)力越大，適合急加減速的場(chǎng)合， 如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過大會(huì)出現(xiàn)過壓報(bào)警現(xiàn)象。如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè) 定為 0%，可使加到主電容器的再生總量接近于 0，從而使電動(dòng)機(jī)在 減速時(shí)，不使用制動(dòng)電阻也能減速

34、至停轉(zhuǎn)而不會(huì)跳閘。但在有的負(fù) 載上，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為 0%時(shí)，減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成 變頻器反復(fù)起動(dòng)，電流大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使變頻器跳閘，應(yīng)引 起注意。 （8）加減速模式選擇-又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有 線性、非線性和 s 三種曲線，通常大多選擇線性曲線；非線性曲線 適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如風(fēng)機(jī)等；s 曲線適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其加減 速變化較為緩慢。設(shè)定時(shí)可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，選擇相應(yīng)曲線，但 也有例外，筆者在調(diào)試一臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)的變頻器時(shí)，先將加減速曲 線選擇非線性曲線，一起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)變頻器就跳閘，調(diào)整改變?cè)S多參數(shù) 無效果，后改為 s 曲線后就正常了。究其原因是：起動(dòng)前引風(fēng)機(jī)由 于煙道煙氣

35、流動(dòng)而自行轉(zhuǎn)動(dòng)，且反轉(zhuǎn)而成為負(fù)向負(fù)載，這樣選取了 s 曲線，使剛起動(dòng)時(shí)的頻率上升速度較慢，從而避免了變頻器跳閘 的發(fā)生，當(dāng)然這是針對(duì)沒有起動(dòng)直流制動(dòng)功能的變頻器所采用的方 法。 （9）轉(zhuǎn)矩矢量控制-矢量控制是基于理論上認(rèn)為：異步電動(dòng) 機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理。矢量控制方式就是將定 子電流分解成規(guī)定的磁場(chǎng)電流和轉(zhuǎn)矩電流，分別進(jìn)行控制，同時(shí)將 兩者合成后的定子電流輸出給電動(dòng)機(jī)。因此，從原理上可得到與直 流電動(dòng)機(jī)相同的控制性能。采用轉(zhuǎn)矩矢量控制功能，電動(dòng)機(jī)在各種 運(yùn)行條件下都能輸出最大轉(zhuǎn)矩，尤其是電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行區(qū)域。 現(xiàn)在的變頻器幾乎都采用無反饋矢量控制，由于變頻器能根據(jù) 負(fù)載電流大小

36、和相位進(jìn)行轉(zhuǎn)差補(bǔ)償，使電動(dòng)機(jī)具有很硬的力學(xué)特性， 對(duì)于多數(shù)場(chǎng)合已能滿足要求，不需在變頻器的外部設(shè)置速度反饋電 路。這一功能的設(shè)定，可根據(jù)實(shí)際情況在有效和無效中選擇一項(xiàng)即 可。 與之有關(guān)的功能是轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制，其作用是為補(bǔ)償由負(fù)載波動(dòng) 而引起的速度偏差，可加上對(duì)應(yīng)于負(fù)載電流的轉(zhuǎn)差頻率。這一功能 主要用于定位控制。 （10）節(jié)能控制-風(fēng)機(jī)、水泵都屬于減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，即隨著轉(zhuǎn)速 的下降，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例減小，而具有節(jié)能控制功能 的變頻器設(shè)計(jì)有專用 v/f 模式，這種模式可改善電動(dòng)機(jī)和變頻器的 效率，其可根據(jù)負(fù)載電流自動(dòng)降低變頻器輸出電壓，從而達(dá)到節(jié)能 目的，可根據(jù)具體情況設(shè)置為有效或無效。 要說

37、明的是， （9） 、 （10）這兩個(gè)參數(shù)是很先進(jìn)的，但有一些用 戶在設(shè)備改造中，根本無法啟用這兩個(gè)參數(shù)，即啟用后變頻器跳閘 頻繁，停用后一切正常。究其原因有：(1)原用電動(dòng)機(jī)參數(shù)與變頻器 要求配用的電動(dòng)機(jī)參數(shù)相差太大。(2)對(duì)設(shè)定參數(shù)功能了解不夠，如 節(jié)能控制功能只能用于 v/f 控制方式中，不能用于矢量控制方式中。 (3)啟用了矢量控制方式，但沒有進(jìn)行電動(dòng)機(jī)參數(shù)的手動(dòng)設(shè)定和自動(dòng) 讀取工作，或讀取方法不當(dāng)。 2 2變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要干擾源及其危害變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要干擾源及其危害 2.1主要電磁干擾源主要電磁干擾源 電磁干擾也稱電磁騷擾 （emi） ，是以外部噪聲和無用信號(hào)在 接收中所造成的電磁

38、干擾，通常是通過電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播 的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì) 對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的 逆變器大多采用 pwm 技術(shù)，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)， 產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè) 備備、過程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減 輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來了一些干擾 問題?，F(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí) 產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要 有三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無線電等產(chǎn)生 的干擾。對(duì)計(jì)

39、算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感 應(yīng)干擾；對(duì)通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)生的干擾為放射干擾。如果變頻 器的干擾問題解決不好，不但系統(tǒng)無法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他電 子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾 問題進(jìn)行探討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。下面主要討論變頻器 來說是一個(gè)電磁干擾源。另一方面，電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變 頻器的供電電源干擾變頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源，如各種整流 設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明設(shè) 備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對(duì)電 網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染 的交流電網(wǎng)的

40、干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過電網(wǎng)電源 電路干擾變頻器。供電電源對(duì)變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬 時(shí)掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾 通過變頻器的控制信號(hào)線也會(huì)干擾變頻器的正常工作。 2.2電磁干擾的途徑電磁干擾的途徑 變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。 其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導(dǎo)、 感應(yīng)耦合。具體為：對(duì)周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射； 對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動(dòng)機(jī)鐵耗和銅耗增加， 并傳導(dǎo)干擾到電源，通過配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備；變頻器 對(duì)相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同

41、樣， 系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。下面分 別加以分析。 （1）電磁輻射 變頻器如果不是處在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過 空間向外輻射電磁波。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置 的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來 說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電 氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用 pwm 技術(shù)，當(dāng)根據(jù) 給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時(shí)，其輸出的電 壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波 群。高載波頻率和場(chǎng)控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt 可達(dá) 1kv/s 以上）所引起

42、的輻射干擾問題相當(dāng)突出。 當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào) 的波長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻 射源向四周輻射。而輻射場(chǎng)中的金屬物體還可能形成二次輻射。同 樣，變頻器外部的輻射也會(huì)干擾變頻器的正常工作。 （2）傳導(dǎo) 上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可以 通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相 比，其傳播的路程可以很遠(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低 壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)， 并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民 用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。

43、（3）感應(yīng)耦合 感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源 的頻率較低時(shí)，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不 直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸 入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo) 線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容 耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形 式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。 2.32.3 變頻器干擾的危害變頻器干擾的危害 變頻器干擾主要有：一是變頻器中普遍使用了晶閘管或者整流 二極管等非線性整流器件，其產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)將產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾， 引起電

44、網(wǎng)電壓畸變（電壓畸變率用 thdv 表示，變頻器產(chǎn)生諧波引起 的 thdv 在 1040%左右） ，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出 部分一般采用的是 igbt 等開關(guān)器件，在輸出能量的同時(shí)將在輸出線 上產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作。 2.3.1 諧波和電磁輻射對(duì)電網(wǎng)及其它系統(tǒng)的危害 （1）諧波使電網(wǎng)中的電器元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了 輸變電及用電設(shè)備的效率。 （2）諧波可以通過電網(wǎng)傳導(dǎo)到其它的用電器，影響了許多電氣 設(shè)備的正常運(yùn)行，比如諧波會(huì)使變壓器產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使其局部過 熱，絕緣老化，壽命縮短，以至于損壞；還有傳導(dǎo)來的諧波會(huì)干擾 電器設(shè)備內(nèi)部軟件或硬件的正常運(yùn)

45、轉(zhuǎn)。 （3）諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，從而使諧波放 大。 （4）諧波或電磁輻射干擾會(huì)導(dǎo)致繼電器保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，使 電氣儀表計(jì)量不準(zhǔn)確，甚至無法正常工作。 （5）電磁輻射干擾使經(jīng)過變頻器輸出導(dǎo)線附近的控制信號(hào)、檢 測(cè)信號(hào)等弱電信號(hào)受到干擾，嚴(yán)重時(shí)使系統(tǒng)無法得到正確的檢測(cè)信 號(hào)，或使控制系統(tǒng)紊亂。 一般來講，變頻器對(duì)電網(wǎng)容量大的系統(tǒng)影響不十分明顯，這也 就是諧波不被大多數(shù)用戶重視的原因。但對(duì)系統(tǒng)容量小的系統(tǒng)，諧 波產(chǎn)生的干擾就不能忽視。 2.3.2 有關(guān)諧波的國(guó)際及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) iec61000-2-2，iec61000- 2-4，歐洲標(biāo)準(zhǔn) en61000

46、-3-2，en61000-3-12，國(guó)際電工學(xué)會(huì)的建議 標(biāo)準(zhǔn) ieee519-1992，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb/t14549-93電能質(zhì)量共用電 網(wǎng)諧波。下面分別做簡(jiǎn)要介紹： 1.國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) iec61000-2-2 標(biāo)準(zhǔn)適用于公用電網(wǎng)，iec61000-2-4 標(biāo)準(zhǔn)適用于 廠級(jí)電網(wǎng)，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不給電網(wǎng)造成損害所允許的諧波程度， 它們規(guī)定了最大允許的電壓畸變率 thdv。 iec61000-2-2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電網(wǎng)公共接入點(diǎn)處的各次諧波電壓含 有的 thdv 約為 8%。 iec61000-2-4 標(biāo)準(zhǔn)分三級(jí)。第一類對(duì)諧波敏感場(chǎng)合（如計(jì)算機(jī)、 實(shí)驗(yàn)室等）thdv 為 5%；第二類針對(duì)電網(wǎng)公共接入

47、點(diǎn)和一部分廠內(nèi)接 入點(diǎn) thdv 為 8%；第三類主要針對(duì)廠內(nèi)接入點(diǎn) thdv 為 10%。 以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了電器設(shè)備所允許產(chǎn)生諧波電流的幅值， 前者主要針對(duì) 16a 以下，后者主要針對(duì) 16a 到 64a。 ieee519-1992 標(biāo)準(zhǔn)是個(gè)建議標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)是將單次 thdv 限制在 3%以 下，總 thdv 限制在 5%以下。 2.國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) gb/t14549-93 中規(guī)定，公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值為 380v（220v）電網(wǎng)電壓總 thdv 為 5%，各次諧波電壓含有率奇次為 4%， 偶次為 2%。 由以上標(biāo)準(zhǔn)看來，一般單次電壓畸變率在 36%，總電壓畸變率 在 58%的范圍內(nèi)是

48、可以接受的。 3抗電干擾的措施抗電干擾的措施 據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾（emi）須具備電磁干擾 源、電磁干擾途徑、對(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個(gè)要素。為防止干 擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本 和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其 總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系 統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏 蔽、接地等方法。 3.1 在工程上采用抗干擾的措施在工程上采用抗干擾的措施 （1）隔離：所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干 擾的部分隔離開來，使它們不發(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng) 中，

49、通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以 免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。 （2）濾波：設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從變頻器 通過電源線傳導(dǎo)干擾到電源及電動(dòng)機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在 變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對(duì)電源的干擾，可在變頻 器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線 上設(shè)置電源噪聲濾波器，以免傳導(dǎo)干擾。下圖為抗干擾濾波器的接 線圖： 圖 3-1 抗干擾濾波器的接線圖 （3）屏蔽：屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變 頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏 蔽，特別是以外部信號(hào)控制變頻器時(shí)，要求信

50、號(hào)線盡可能短（一般 為 20m 以內(nèi)） ，且信號(hào)線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全 分離，不能放于同一配管或線槽內(nèi)，周圍電子敏感設(shè)備線路也要求 屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。 （4）接地：實(shí)踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重 要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲的耦合，防 止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有 多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采 用，要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。 單點(diǎn)接地指在一個(gè)電路或裝置中，只有一個(gè)物理點(diǎn)定義為接地 點(diǎn)。在低頻下的性能好；多點(diǎn)接地是指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接 接到距它最

51、近的接地點(diǎn)。在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號(hào) 頻率和接地線長(zhǎng)度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地共用的方式。變 頻器本身有專用接地端子 pe 端，從安全和降低噪聲的需要出發(fā)，必 須接地。既不能將地線接在電器設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上。 可用較粗的短線一端接到接地端子 pe 端，另一端與接地極相連，接 地電阻取值100，接地線長(zhǎng)度在 20m 以內(nèi)，并注意合理選擇接地 極的位置。當(dāng)系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高時(shí)，為減少對(duì)電源的干擾， 在電源輸入端可加裝電源濾波器。為抑制變頻器輸入側(cè)的諧波電流， 改善功率因數(shù)，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用與否可視 電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網(wǎng)允許的畸

52、變程度而定， 一般情況下采用為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動(dòng)機(jī)噪聲， 可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。下圖為變頻器的接地示意圖： 圖 3-2 變頻器的接地示意圖 3.2 正確安裝正確安裝 由于變頻器屬于精密的功率電力電子產(chǎn)品，其現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝的 好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全 和無故障運(yùn)行。變頻器對(duì)安裝環(huán)境要求較高。一般變頻器使用手冊(cè) 規(guī)定溫度范圍為最低溫度-10，最高溫度不超過 50；變頻器的 安裝海拔高度應(yīng)小于 1000m，超過此規(guī)定應(yīng)降容使用；變頻器不能 安裝在經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)的地方，對(duì)振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應(yīng)采用加橡 膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不

53、能安裝在有灰塵、 腐蝕性氣體等空氣污染的環(huán)境；不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管 道下面，應(yīng)盡量采用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通， 確?？刂乒裼凶銐虻睦鋮s風(fēng)量，其典型的損耗數(shù)一般按變頻器功率 的 3%來計(jì)算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下： （1）確?？刂乒裰械乃性O(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接 地線（最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時(shí)阻抗較低）連接 到公共地線上。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于 4 歐姆。另外 與變頻器相連的控制設(shè)備（如 plc 或 pid 控制儀）要與其共地。 （2）安裝布線時(shí)將電源線和控制電纜分開，例如使用獨(dú)立的線 槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交

54、叉，應(yīng)成 90交叉布 線。 （3）使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時(shí)，確保未屏蔽之處 盡可能短，條件允許時(shí)應(yīng)采用電纜套管。 （4）確?？刂乒裰械慕佑|器有滅弧功能，交流接觸器采用 r-c 抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼 電器控制的，這一點(diǎn)特別重要。 （5）用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時(shí)，要將屏蔽層雙端接地。 （6）如果變頻器運(yùn)行在對(duì)噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用 rfi 濾 波器減小來自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器 與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。 3.3 采用電抗器采用電抗器 變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波分量（5 次諧波、7 次諧波、 11 次諧

55、波、13 次諧波等所）所占的比重是很高的，它們除了可能干 擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行之外，還因?yàn)樗鼈兿牧舜罅康臒o功功率， 使線路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低 諧波電流的有效方法。根據(jù)接線位置的不同，主要有以下兩種： （1）輸出電抗器 串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其主要功能 有： a、 通過抑制諧波電流，將功率因數(shù)提高至（0.75-0.85） ； b、 削弱輸入電路中的浪涌電流對(duì)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。它的功能比較 單一，就是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在提高功率因數(shù)方 面比交流電抗器有效，可達(dá)

56、 0.95，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 圖 3-3 電抗器接線圖 3.43.4 減少變頻器諧波及電磁輻射對(duì)設(shè)備干擾的方法減少變頻器諧波及電磁輻射對(duì)設(shè)備干擾的方法 上面介紹的方法是減少變頻器工作時(shí)對(duì)外設(shè)備的影響，但并不 是消除了變頻器的對(duì)外干擾，如果想進(jìn)一步提高其它設(shè)備對(duì)變頻器 諧波和電磁輻射的免疫能力，尤其是在變頻器（品牌不同，產(chǎn)生的 干擾程度可能不一樣）干擾較嚴(yán)重的場(chǎng)合中常用的方法通常有以下 幾種： 3.4.1 使用隔離變壓器 使用隔離變壓器主要是應(yīng)對(duì)來自于電源的傳導(dǎo)干擾。使用具有 隔離層的隔離變壓器，可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓 器之前。同時(shí)還可以兼有電源電壓變換的作用。隔離

57、變壓器常用于 控制系統(tǒng)中的儀表、plc，以及其它低壓小功率用電設(shè)備的抗傳導(dǎo)干 擾。 3.4.2 使用濾波模塊或組件 目前市場(chǎng)中有很多專門用于抗傳導(dǎo)干擾的濾波器模塊或組件， 這些濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)還具有防止用電器本身的 干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對(duì)各類用電設(shè)備 有很多好處。 常用的為雙孔磁芯濾波器的結(jié)構(gòu)。還有單孔磁芯的濾波器，其 濾波能力較雙孔的弱些，但成本較低。 3.4.3 選用具有開關(guān)電源的儀表等低壓設(shè)備 一般開關(guān)電源的抗電源傳導(dǎo)干擾的能力都比較強(qiáng)，因?yàn)樵陂_關(guān) 電源的內(nèi)部也都采用了有關(guān)的濾波器。因此在選用控制系統(tǒng)的電源 設(shè)備，或者選用控制用電器的時(shí)候，盡量采用

58、具有開關(guān)電源類型的。 3.4.4 作好信號(hào)線的抗干擾 信號(hào)線承擔(dān)著檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的傳輸任務(wù)，毋庸置疑，信 號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量直接影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性， 因此做好信號(hào)線的抗干擾是十分必要的。 對(duì)于信號(hào)線上的干擾主要是來自空間的電磁輻射，有常態(tài)干擾 和共模干擾兩種。 （1）常態(tài)干擾的抑制 常態(tài)干擾是指疊加在測(cè)量信號(hào)線上的干擾信號(hào)，這種干擾大多 是頻率較高的交變信號(hào)，其來源一般是耦合干擾。抑制常態(tài)干擾的 方法有： 1）在輸入回路接 rc 濾波器或雙 t 濾波器。 2）盡量采用雙積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器，由于這種積分器工作的特點(diǎn)， 具有一定的消除高頻干擾的作用。 3）將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成

59、電流信號(hào)再傳輸?shù)姆绞?，?duì)于常態(tài)的干擾 有非常強(qiáng)的抑制作用。 （2）共模干擾的抑制 共模干擾是指信號(hào)線上共有的干擾信號(hào)，一般是由于被測(cè)信號(hào) 的接地端與控制系統(tǒng)的接地端存在一定的電位差所制，這種干擾在 兩條信號(hào)線上的周期、幅值基本相等，所以采用上面的方法無法消 除或抑制。對(duì)共模干擾的抑制方法如下： 1）采用雙差分輸入的差動(dòng)放大器，這種放大器具有很高的共模 抑制比。 2）把輸入線絞合，絞合的雙絞線能降低共模干擾，由于改變了 導(dǎo)線電磁感應(yīng) e 的方向，從而使其感應(yīng)互相抵消。 3）采用光電隔離的方法，可以消除共模干擾。 4）使用屏蔽線時(shí)，屏蔽層只一端接地。因?yàn)槿魞啥私拥?，由?接地電位差在屏蔽層內(nèi)會(huì)流過

60、電流而產(chǎn)生干擾，因此只要一端接地 即可防止干擾。 無論是為了抑制常態(tài)干擾還是抑制共模干擾，都還應(yīng)該做到以 下幾點(diǎn)： （1）輸入線路要盡量短。 （2）配線時(shí)避免和動(dòng)力線接近，信號(hào)線與動(dòng)力線分開配線，把 信號(hào)線放在有屏蔽的金屬管內(nèi)，或者動(dòng)力線和信號(hào)線分開距離要在 40cm 以上。 （3）為了避免信號(hào)失真，對(duì)于較長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)要注意阻抗 匹配。 4變頻控制系統(tǒng)變頻控制系統(tǒng) 4.1 變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 除了前面討論的幾點(diǎn)以外，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中還 要注意以下幾個(gè)方面的問題。 （1）在設(shè)備排列布置時(shí)，應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置，盡量減 少可能產(chǎn)生的電磁