变频器干扰故障诊断毕业论文

1．前言

变频器作为一种节能的电机调速设备，以其相对较高的性能价格比，在工地获得了愈来愈广泛应用。大家都知道，变频器是通过逆变电路、低通滤波器、整流电路构成。在其中逆变电路和整流电路中均用了半导体材料电子开关，在降低上则使用的是PWM控制方法，这决定了变频器的键入、导出电流和电压除开基波以外，还带有很多的高次谐波成份。这种高次谐波成份将也会引起电网电压波形的崎变，造成无线通信干扰电磁波，他们对周围的机器、包含变频器的推动目标--电动机产生不好的影响。并且由于变频器的应用，电网电源工作电压中也会产生高次谐波成分，电网电源里有可控硅整流设备工作的时候，会正确引导电源波型造成畸型。此外，因为遭到遭雷击或电源变压器启闭，额定功率大功率电器的启闭等，所产生的脉冲电流，也将导致电源波形畸变，这类波形畸变的电网电源给变频器供电系统时，又把对变频器造成负面影响。文章内容针对以上状况进行分析并给出减少这种不良影响的对策。

2．外界对变频器的干扰

供电系统电源对变频器的干扰关键有压、欠压保护、瞬间断电；浪涌保护、坠落；尖峰电压单脉冲；频射干扰。变频器的供电系统电源遭受来源于被污染的沟通交流电网的谐波电流干扰后如不加解决，电网噪音便会根据电网的电源电源电路干扰变频器。变频器的键入电源电路侧，是把交流电流变为交流电压。这便是常称之为"电网环境污染"的逆变电路。由于这种交流电压是被耦合电容光滑以后导出给后面电源的，电源提供变频器的实际是耦合电容的电流，这便使键入电压波形造成崎变。

（1）电网上存在各种各样整流设备、交直流电源交换机器设备、电子器件电压调整机器设备，非线性负载及照明灯具等大量谐波源

电源互联网内有这样的负载都让电网里的工作电压、电流产生波形畸变，进而对电网中其他机器设备造成危害的干扰。比如：当供电网络内存在一定容量可控硅换流器产品时，因可控硅总是会在每相半周期内的那一部分期限内通断，故容易导致互联网工作电压发生凹口，波型比较严重失帧。它让变频器键入侧逆变电路有可能会因发生比较大的反方向回应工作电压而受到侵害，可能会导致键入控制回路穿透而损坏。

（2）电力工程无功补偿柜对变频器的干扰

电力企业对用电单位的功率因素有一定的规定，因此，很多客户都是在变电站选用集中化电容补偿的方法去提高功率因数。在无功补偿柜资金投入或切出来的暂态过程中，互联网工作电压可能出现非常高的最高值，其结果显示很有可能使变频器的整流二极管因承担太高的反向电压而穿透。
（3）电源辐射源传递的干扰数据信号

电磁感应干扰(EMI)，是外界噪音和没用数据信号在接受中造成的电磁感应干扰，一般是由电源电路传输以及以场的方式传递的[2]就是以无线电波名义向上空辐射，其辐射源磁场强度在于干扰源的电流值、装置等效电路辐射阻抗及其干扰源的发射频率。

针对（1）、（2）二项所产生的干扰抑止还可以在变频器键入电路板上，串入沟通交流串联电抗器，它对基波频率中的特性阻抗是渺小的。但是对于工作频率相对较高的高频率干扰数据信号而言，展现非常高的特性阻抗，可以有效地抑止干扰的功效。针对（3）项的干扰数据信号主要是通过消化吸收方法来消弱。变频器电源键入端，一般都加上消化吸收电容器。还可以加上专用"无线通信干扰过滤装置"，来进一步消弱干扰数据信号。

3．变频器对设配的干扰及防范措施

上边早已说过变频器可以使键入电源工作电压造成高次谐波。与此同时，变频器的导出电流和电压除开基波以外，还带有很多高次谐波成分，他们会以各种手段将自己的动能传播出去，这种高次谐波对周边机器设备产生不好的影响。在其中，供电系统电源的崎变，使处在同一供电系统电源的另一台发生错误操作，超温、噪音和震动；造成无线干扰电磁波给变频器四周的电视、录音机、电子产品无线通信接收装置产生干扰，严重的话无法正常工作中；对变频器的内部控制信号造成干扰，这种控制信号受干扰后，就不可以精确、正常的操纵变频器运作，使被变频器驱动电动机造成噪声，震动和发热现象。

（1）连接在同一电源机器设备所带来的干扰

当变频器的容积较大时，将导致互联网工作电压造成崎变，根据特性阻抗藕合或接地回路耦合将干扰传到其他电源电路。清除或消弱连接在同一电源的机器所带来的干扰，能将变频器的导入端串入沟通交流串联电抗器，在变频器的整流器侧插进直流电抗器。还可以在变频器电源键入端插进过滤器，如下图1所显示:

LC过滤器是处于被动过滤器，它是由电抗器和电容器构成对高次谐波的共震控制回路，以达到消化吸收高次谐波的效果。有源滤波器工作原理是：根据对电流量中高次谐波进行检验，并依据检验结果，键入与高次谐波成份相位差反过来的电流量来消弱高次谐波的效果。

（2）针对所产生的无线通信干扰波

现阶段，变频器大部分都是选用PWM控制措施。变频器脉冲信号是高频率的开关信号，在变频器的电压、输出电流里面含有高次谐波，根据尖端放电和电流的磁效应，造成无线通信干扰波。这种干扰波有些根据电缆线传输，有一些辐射源至空中的无线电波和静电场直接辐射。而辐射场中金属物件还会产生二次辐射源。一样，变频器外部辐射源还会干扰变频器的正常运转。

电缆线传输的无线通信干扰波的抑止，可以采取噪音过滤变电器，对高次谐波产生绝缘层；插进串联电抗器，以增强对高次谐波成分特性阻抗，在变频器的导入端插进过滤器。

辐射源无线通信干扰波的抑止，较传输无线通信干扰波要艰难一些。这类无线通信干扰大小，取决于组装变频器机器设备自身的构造，和电动机电缆长度等很多有一定关系。能够尽可能减少电动机电缆线，电缆线选用双绞对策，降低特性阻抗；变频器键入、导出线装进镀锌管屏蔽掉；将变频器外壳优良地接；变频器键入、输出端串连串联电抗器，插进过滤器。
（3）针对所产生的噪音干扰

因为变频器使用了PWM控制方法，变频器的导出电压波形并不是正弦波形，根据电动机的电流量也难免会带有很多谐波电流。变频器输出谐波频率与电机转子共振频率的共震，在电机转子共振频率附近噪音扩大，变频器输出谐波分量使铁芯、外壳、轴架等谐波电流则在共振频率附近噪音扩大。因而，运用变频器对电动机开展变速操纵时，电动机绕阻和铁心因为谐波电流成分而出现噪音。

下面的图2是电动机选用变频器推动和选用电网电源立即推动后的噪声较为。一般，选用变频器对电动机开展推动时，电动机所产生的噪声会比电网电源立即推动所产生的噪声高于5～10dB。

针对噪声的抑止能够采取措施为:

①采用以IGBT等作为逆变模块的载波频率相对较高的低噪声变频器。采用变频器专用型电动机，在变频器与电动机中间串入串联电抗器，从而减少PWM控制方法所产生的高次谐波。

②在变频器与电动机中间插进能将输出波形转化成正弦波形的过滤器。

③采用低噪声的串联电抗器。

（4）针对所产生的震动干扰

选用变频器对电动机开展变速操纵时，同噪声同样的缘故，会让电动机造成震动。尤其是较低级的高次谐波所形成的脉冲转距，给电动机的扭矩导出产生比较大的震动。若机械结构与这类震动产生振动时，其震动就更为严重。

一般可以采用下列对策减少震动：

①加强机械系统的刚度，将刚性连接改成强性联接。

②在变频器与电动机中间串入串联电抗器

③减少变频器的导出压频比。

④更改变频器的载波频率。

在变频器对电动机开展变速环节中，假如启动转矩较大时，应测好到机械结构的固有频率，随后运用变频器的次数弹跳作用，绕开这种固有频率。假如转距多量，能将U/f给出小些。

（5）针对造成控制系统电动机超温的干扰

选用变频器对电动机开展变速操纵，因为高次谐波的主要原因，即便是对同一电动机，在同一工作频率下运作，电动机都将提升5%～10%的电流量。电动机环境温度自然就会提升。除此之外，一般电动机的散热器风扇安装于电动机轴里的，连续开展低速档运行中，因为自身的散热器风扇的冷却能力不够，而发生电动机超温状况。

电动机超温解决措施有以下几点：

①为电动机另装散热器风扇，改自冷式替他冷式。提升低速档运行中的冷却能力。

②采用比较大容量电动机。

③改成变频器专用型电动机。

④更改变速计划方案，防止电动机持续低速档运作。

伴随着工厂机电一体化水平的提升，各种各样干扰也日益增加，对变频器的干扰难题有深层次的认知，并采取相应处置措施，才可以减少相互之间的互相伤害，更多方面的保证制造的正常进行及设备稳定。