呂彥迪

（黑龍江第二技師學(xué)院，黑龍江 綏化 152002）

變頻器作為一種高效節(jié)能的電機(jī)調(diào)速裝置，因其較高的性能價(jià)格比，在工廠得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

變頻器是由整流電路、濾波電路、逆變電路組成。其中整流電路和逆變電路中均使用了半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，在控制上則采用的是PWM控制方式，這就決定了變頻器的輸入、輸出電壓和電流除了基波之外，還含有許多的高次諧波成分。這些高次諧波成分將會(huì)引起電網(wǎng)電壓波形的畸變，產(chǎn)生無(wú)線電干擾電波，它們對(duì)周邊的設(shè)備、包括變頻器的驅(qū)動(dòng)對(duì)象-電動(dòng)機(jī)帶來(lái)不良的影響。

同時(shí)由于變頻器的使用，電網(wǎng)電源電壓中會(huì)產(chǎn)生高次諧波的成分，電網(wǎng)電源內(nèi)有晶閘管整流設(shè)備工作時(shí)，會(huì)引導(dǎo)電源波形產(chǎn)生畸形。

另外，由于遭受雷擊或電源變壓器的開(kāi)閉，電功率用電器的開(kāi)閉等，產(chǎn)生的浪涌電壓，也將使電源波形畸變，這種波形畸變的電網(wǎng)電源給變頻器供電時(shí)，又將對(duì)變頻器產(chǎn)生不良影響。文章對(duì)于上述現(xiàn)象進(jìn)行了分析并提出了降低這些不良影響的措施。

1 安裝環(huán)境

變頻器屬于電子器件裝置，在其規(guī)格書(shū)中有詳細(xì)安裝使用環(huán)境的要求。在特殊情況下，若確實(shí)無(wú)法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動(dòng)是對(duì)電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，對(duì)于振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應(yīng)采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件生銹、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對(duì)控制板進(jìn)行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu)；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。

除上述幾點(diǎn)外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。對(duì)于特殊的高寒場(chǎng)合，為防止微處理器因溫度過(guò)低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空間加熱器等必要措施。

2 電源異常

電源異常表現(xiàn)為各種形式，但大致分以下三種，即缺相、低電壓、停電，有時(shí)也出現(xiàn)它們的混和形式。這些異?，F(xiàn)象的主要原因多半是輸電線路因風(fēng)、雪、雷擊造成的，有時(shí)也因?yàn)橥还╇娤到y(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)對(duì)地短路及相間短路。而雷擊因地域和季節(jié)有很大差異。除電壓波動(dòng)外，有些電網(wǎng)或自行發(fā)電單位，也會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng)，并且這些現(xiàn)象有時(shí)在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，為保證設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)變頻器供電電源也提出相應(yīng)要求。

如果附近有直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)和電磁爐等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時(shí)造成的電壓降低，應(yīng)和變頻器供電系統(tǒng)分離，減小相互影響；對(duì)于要求瞬時(shí)停電后仍能繼續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，除選擇合適價(jià)格的變頻器外，還因預(yù)先考慮負(fù)載電機(jī)的降速比例。變頻器和外部控制回路采用瞬停補(bǔ)償方式，當(dāng)電壓回復(fù)后，通過(guò)速度追蹤和測(cè)速電機(jī)的檢測(cè)來(lái)防止在加速中的過(guò)電流；對(duì)于要求必須量需運(yùn)行的設(shè)備，要對(duì)變頻器加裝自動(dòng)切換的不停電電源裝置二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)也能繼續(xù)工作，但整流器中個(gè)別器件電流過(guò)大及電容器的脈沖電流過(guò)大，若長(zhǎng)期運(yùn)行將對(duì)變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應(yīng)及早檢查處理。

3 雷電和感應(yīng)雷電

雷擊或感應(yīng)雷擊形成的沖擊電壓有時(shí)也能造成變頻器的損壞。此外，當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時(shí)，短路器開(kāi)閉也能產(chǎn)生較高的沖擊電壓。變壓器一次側(cè)真空斷路器斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)耦合在二次側(cè)形成很高的電壓沖擊尖峰。

為防止因沖擊電壓造成過(guò)電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件，保證輸入電壓不高于變頻器主回路期間所允許的最大電壓。當(dāng)使用真空斷路器時(shí)，應(yīng)盡量采用沖擊形成追加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，因在控制時(shí)序上保證真空斷路器動(dòng)作前先將變頻器斷開(kāi)。

4 變頻器對(duì)周邊設(shè)備的干擾及對(duì)策

上面已經(jīng)講過(guò)變頻器能使輸入電源電壓產(chǎn)生高次諧波。同時(shí)，變頻器的輸出電壓和電流除了基波之外，還含有許多高次諧波的成分，它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，這些高次諧波對(duì)周?chē)O(shè)備帶來(lái)不良的影響。其中，供電電源的畸變，使處于同一供電電源的其他設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作，過(guò)熱、噪聲和振動(dòng)；產(chǎn)生的無(wú)線干擾電波給變頻器周?chē)碾娨暀C(jī)、收音機(jī)、手機(jī)等無(wú)線電接收裝置帶來(lái)干擾，嚴(yán)重時(shí)不能正常工作；對(duì)變頻器的外部控制信號(hào)產(chǎn)生干擾，這些控制信號(hào)受干擾后，就不能準(zhǔn)確、正常地控制變頻器運(yùn)行，使被變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生噪音，振動(dòng)和發(fā)熱現(xiàn)象。

4.1 對(duì)接在同一電源設(shè)備帶來(lái)的干擾

當(dāng)變頻器的容量較大時(shí)，將使網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生畸變，通過(guò)阻抗耦合或接地回路耦合將干擾傳入其它電路。消除或削弱對(duì)接在同一電源的設(shè)備帶來(lái)的干擾，可以將變頻器的輸入端串入交流電抗器，在變頻器的整流側(cè)插入直流電抗器。也可以在變頻器電源輸入端插入濾波器，LC濾波器是被動(dòng)濾波器，它由電抗和電容組成對(duì)高次諧波的共振回路，從而達(dá)到吸收高次諧波的目的。有源濾波器的工作原理是：通過(guò)對(duì)電流中高次諧波進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，輸入與高次諧波成分相位相反的電流來(lái)削弱高次諧波的目的。

4.2 對(duì)于產(chǎn)生的無(wú)線電干擾波

目前，變頻器絕大部分是采用PWM控制方法。變頻器輸出信號(hào)是高頻的開(kāi)關(guān)信號(hào)，在變頻器的輸出電壓、輸出電流中含有高次諧波，通過(guò)靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，產(chǎn)生無(wú)線電干擾波。這些干擾波有的通過(guò)電線傳導(dǎo)，有些輻射至空中的電磁波和電場(chǎng)直接輻射。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。

電線傳導(dǎo)的無(wú)線電干擾波的抑制，可以采用噪聲濾波變壓器，對(duì)高次諧波形成絕緣；插入電抗器，以提高對(duì)高次諧波成分的阻抗，在變頻器的輸入端插入濾波器。

輻射無(wú)線電干擾波的抑制，較傳導(dǎo)無(wú)線電干擾波要困難一些。這種無(wú)線電干擾的大小，決定于安裝變頻器設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)，和電動(dòng)機(jī)電纜線長(zhǎng)短等許多因素有關(guān)。可以盡量縮短電動(dòng)機(jī)電線，電線采用雙絞措施，減少阻抗；變頻器輸入、輸出線裝入鐵管屏蔽；將變頻器機(jī)殼良好地接；變頻器輸入、輸出端串接電抗器，插入濾波器。

4.3 振動(dòng)、噪聲

振動(dòng)通常是由于電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩及機(jī)械系統(tǒng)的共振引起的，特別是當(dāng)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械共振電恰好一致時(shí)更為嚴(yán)重。噪聲通常分為變頻裝置噪聲和電動(dòng)機(jī)噪聲，對(duì)于不同的安裝場(chǎng)所應(yīng)采取不同的處理措施：變頻器在調(diào)試過(guò)程中，在保證控制精度的前提下，應(yīng)盡量減小脈沖轉(zhuǎn)矩成分；調(diào)試確認(rèn)機(jī)械共振點(diǎn)，利用變頻器的頻率屏蔽功能，使這些共振點(diǎn)排除在運(yùn)行范圍之外；由于變頻器噪聲主要有冷卻風(fēng)扇機(jī)電抗器產(chǎn)生，因選用低噪聲器件；在電動(dòng)機(jī)與變頻器之間合理設(shè)置交流電抗器，減小因PWM調(diào)制方式造成的高次諧波。

以上通過(guò)對(duì)變頻器運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題的分析，提出了解決這些問(wèn)題的實(shí)際方法。隨著工廠電氣自動(dòng)化程度的提高，各種干擾也日益增多，只有對(duì)變頻器的干擾問(wèn)題有深入的認(rèn)識(shí)，并采取相應(yīng)的處理措施，才能夠減少彼此之間的相互危害，更大程度的確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行和設(shè)備的穩(wěn)定。

[1]霍秋忍,鄒貴,張習(xí)良.變頻器的常見(jiàn)故障和處理辦法 [C].2007年河北省軋鋼技術(shù)與學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)），2007-08-01.