一、前言

　　采用變頻器驅動(dòng)的電動(dòng)機系統因其節能效果明顯、調節方便、維護簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò )化等優(yōu)點(diǎn)而被越來(lái)越多的應用。但是，由于變頻器特殊的工作方式帶來(lái)的干擾越來(lái)越不容忽視。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(xiàn)性整流器件，其產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)將產(chǎn)生傳導干擾，引起電網(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10~40%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(kāi)關(guān)器件，在輸出能量的同時(shí)將在輸出線(xiàn)上產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，影響周邊電器的正常工作。

　　二、諧波和電磁輻射對電網(wǎng)及其它系統的危害

　　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備的效率。

　　2.諧波可以通過(guò)電網(wǎng)傳導到其它的用電器，影響了許多電氣設備的正常運行，比如諧波會(huì )使變壓器產(chǎn)生機械振動(dòng)，使其局部過(guò)熱，絕緣老化，壽命縮短，以至于損壞；還有傳導來(lái)的諧波會(huì )干擾電器設備內部軟件或硬件的正常運轉。

　　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 )導致繼電器保護裝置的誤動(dòng)作，使電氣儀表計量不準確，甚至無(wú)法正常工作。

　　5.電磁輻射干擾使經(jīng)過(guò)變頻器輸出導線(xiàn)附近的控制信號、檢測信號等弱電信號受到干擾，嚴重時(shí)使系統無(wú)法得到正確的檢測信號，或使控制系統紊亂。

　　一般來(lái)講，變頻器對電網(wǎng)容量大的系統影響不十分明顯，這也就是諧波不被大多數用戶(hù)重視的原因。但對系統容量小的系統，諧波產(chǎn)生的干擾就不能忽視。

　　三、有關(guān)諧波的國際及國家標準

　　現行的有關(guān)標準主要有：國際標準IEC61000-2-2，IEC61000-2-4，歐洲標準EN61000-3-2，EN61000-3-12，國際電工學(xué)會(huì )的建議標準IEEE519-1992，中國國家標準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.國際標準

　　IEC61000-2-2標準適用于公用電網(wǎng)，IEC61000-2-4標準適用于廠(chǎng)級電網(wǎng)，這兩個(gè)標準規定了不給電網(wǎng)造成損害所允許的諧波程度，它們規定了最大允許的電壓畸變率THDv.

　　IEC61000-2-2標準規定了電網(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標準分三級。第一類(lèi)對諧波敏感場(chǎng)合（如計算機、實(shí)驗室等）THDv為5%；第二類(lèi)針對電網(wǎng)公共接入點(diǎn)和一部分廠(chǎng)內接入點(diǎn)THDv為8%；第三類(lèi)主要針對廠(chǎng)內接入點(diǎn)THDv為10%.

　　以上兩個(gè)標準還規定了電器設備所允許產(chǎn)生諧波電流的幅值，前者主要針對16A以下，后者主要針對16A到64A.

　　IEEE519-1992標準是個(gè)建議標準，目標是將單次THDv限制在3%以下，總THDv限制在5%以下。

　　2.國內標準

　　GB/T14549-93中規定，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%.

　　由以上標準看來(lái)，一般單次電壓畸變率在3~6%，總電壓畸變率在5~8%的范圍內是可以接受的。

　　四、減少變頻器諧波對其它設備影響的方法

　　1.增加交流/直流電抗器

　　采用交流/直流電抗器后，進(jìn)線(xiàn)電流的THDv大約降低30%~50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。

　　2.多相脈沖整流

　　在條件具備，或者要求產(chǎn)生的諧波限制在比較小的情況下，可以采用多相整流的方法。12相脈沖整流THDv大約為10%~15%，18相脈沖整流的THDv約為3%~8%，滿(mǎn)足EN61000-3-12和IEEE519-1992嚴格標準的要求。缺點(diǎn)是需要專(zhuān)用變壓器和整流器，不利于設備改造，價(jià)格較高。

　　3.無(wú)源濾波器

　　采用無(wú)源濾波器后，滿(mǎn)載時(shí)進(jìn)線(xiàn)中的THDv可降至5%~10%，滿(mǎn)足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求，技術(shù)成熟，價(jià)格適中。適用于所有負載下的THDv<30%的情況。缺點(diǎn)是輕載時(shí)功率因數會(huì )降低。

　　4.輸出電抗器

　　也可以采用在變頻器到電動(dòng)機之間增加交流電抗器的方法，主要目的是減少變頻器的輸出在能量傳輸過(guò)程中，線(xiàn)路產(chǎn)生的電磁輻射。該電抗器必須安裝在距離變頻器最近的地方，盡量縮短與變頻器的引線(xiàn)距離。如果使用鎧裝電纜作為變頻器與電動(dòng)機的連線(xiàn)時(shí)，可不使用這方法，但要做到電纜的鎧在變頻器和電動(dòng)機端可靠接地，而且接地的鎧要原樣不動(dòng)接地，不能扭成繩或辨，不能用其它導線(xiàn)延長(cháng)，變頻器側要接在變頻器的地線(xiàn)端子上，再將變頻器接地。

　　五、減少或削弱變頻器諧波及電磁輻射對設備干擾的方法

　　上面介紹的方法是減少變頻器工作時(shí)對外設備的影響，但并不是消除了變頻器的對外干擾，如果想進(jìn)一步提高其它設備對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）干擾較嚴重的場(chǎng)合中常用的方法通常有以下幾種：

　　1.使用隔離變壓器

　　使用隔離變壓器主要是應對來(lái)自于電源的傳導干擾。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。隔離變壓器常用于控制系統中的儀表、PLC，以及其它低壓小功率用電設備的抗傳導干擾。

　　2.使用濾波模塊或組件

　　目前市場(chǎng)中有很多專(zhuān)門(mén)用于抗傳導干擾的濾波器模塊或組件，這些濾波器具有較強的抗干擾能力，同時(shí)還具有防止用電器本身的干擾傳導給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能，對各類(lèi)用電設備有很多好處。

　　常用的為雙孔磁芯濾波器的結構。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.選用具有開(kāi)關(guān)電源的儀表等低壓設備

　　一般開(kāi)關(guān)電源的抗電源傳導干擾的能力都比較強，因為在開(kāi)關(guān)電源的內部也都采用了有關(guān)的濾波器。因此在選用控制系統的電源設備，或者選用控制用電器的時(shí)候，盡量采用具有開(kāi)關(guān)電源類(lèi)型的。

　　4.作好信號線(xiàn)的抗干擾

　　信號線(xiàn)承擔著(zhù)檢測信號和控制信號的傳輸任務(wù)，毋庸置疑，信號傳輸的質(zhì)量直接影響到整個(gè)控制系統的準確性、穩定性和可靠性，因此做好信號線(xiàn)的抗干擾是十分必要的。

　　對于信號線(xiàn)上的干擾主要是來(lái)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)干擾是指疊加在測量信號線(xiàn)上的干擾信號，這種干擾大多是頻率較高的交變信號，其來(lái)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）將電壓信號轉換成電流信號再傳輸的方式，對于常態(tài)的干擾有非常強的抑制作用。

　�。�2）共模干擾的抑制

　　共模干擾是指信號線(xiàn)上共有的干擾信號，一般是由于被測信號的接地端與控制系統的接地端存在一定的電位差所制，這種干擾在兩條信號線(xiàn)上的周期、幅值基本相等，所以采用上面的方法無(wú)法消除或抑制。對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(xiàn)絞合，絞合的雙絞線(xiàn)能降低共模干擾，由于改變了導線(xiàn)電磁感應e的方向，從而使其感應互相抵消。

　　3）采用光電隔離的方法，可以消除共模干擾。

　　4）使用屏蔽線(xiàn)時(shí)，屏蔽層只一端接地。因為若兩端接地，由于接地電位差在屏蔽層內會(huì )流過(guò)電流而產(chǎn)生干擾，因此只要一端接地即可防止干擾。

　　無(wú)論是為了抑制常態(tài)干擾還是抑制共模干擾，都還應該做到以下幾點(diǎn)：

　�。�1）輸入線(xiàn)路要盡量短。

　�。�2）配線(xiàn)時(shí)避免和動(dòng)力線(xiàn)接近，信號線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)分開(kāi)配線(xiàn)，把信號線(xiàn)放在有屏蔽的金屬管內，或者動(dòng)力線(xiàn)和信號線(xiàn)分開(kāi)距離要在40cm以上。

　�。�3）為了避免信號失真，對于較長(cháng)距離傳輸的信號要注意阻抗匹配。

　　5.在使用以單片機、PLC、計算機等為核心的控制系統中，編制軟件的時(shí)候，可以適當增加對檢測信號和輸出控制部分的軟件濾波，以增強系統自身的抗干擾能力。

　　總結

　　干擾的分布參數是很復雜的，因此在抗干擾時(shí)，應當采用適當的措施，既要考慮效果，又要考慮價(jià)格因素，還要因現場(chǎng)情況而定。采用的措施只要能解決問(wèn)題即可，往往過(guò)多的抗干擾措施有可能會(huì )產(chǎn)生額外的干擾，具體情況具體解決。

　　來(lái)源：中國建筑電氣網(wǎng)