变频器产生的干扰和解决方案.doc

变频器产生的干扰及解决方案 　　摘?要?：变频器具有很多的优越性，但它对电网的谐波干扰和电磁辐射干扰也越来越受到人们的关注，本文主要介绍谐波、电磁辐射的标准和危害及其减弱或消除的方法。 1??引言 ????采用变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显、调节方便、维护简单、网络化等优点而得到越来越多的应用。但是，由于变频器特殊的工作方式带来的干扰越来越不容忽视。变频器干扰主要有:一是变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二极管等非线性整流器件，其产生的谐波对电网将产生传导干扰，引起电网电压畸变（电压畸变率用THDv表示，变频器产生谐波引起的THDv在10～40%左右），影响电网的供电质量;二是变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件，在输出能量的同时将在输出线上产生较强的电磁辐射干扰，影响周边电器的正常工作。 2??谐波和电磁辐射对电网及其它系统的危害? （1）?谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。（2）?谐波可以通过电网传导到其它的用电器，影响了许多电气设备的正常运行，比如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热，绝缘老化，寿命缩短，以至于损坏;还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。（3）?谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。（4）?谐波或电磁辐射干扰会导致继电保护装置的误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。（5）?电磁辐射干扰使经过变频器输出导线附近的控制信号、检测信号等弱电信号受到干扰，严重时使系统无法得到正确的检测信号，或使控制系统紊乱。一般来讲，变频器对电网容量大的系统影响不十分明显，这也就是谐波不被大多数用户重视的原因。但对系统容量小的系统，谐波产生的干扰就不能忽视。 3??有关谐波的国际及国家标准 ????现行的有关标准主要有:国际标准IEC61000-2-2，IEC61000-2-4，欧洲标准EN61000-3-2，EN61000-3-12，国际电工学会的建议标准IEEE519-1992，中国国家标准GB/T14549-93《电能质量共用电网谐波》。下面分别做简要介绍。3.1?国际标准?IEC61000-2-2标准适用于公用电网，IEC61000-2-4标准适用于厂级电网，这两个标准规定了不给电网造成损害所允许的谐波程度，它们规定了最大允许的电压畸变率THDv。????IEC61000-2-2标准规定了电网公共接入点处的各次谐波电压含有的THDv约为8%。????IEC61000-2-4标准分三级。第一类对谐波敏感场合（如计算机、实验室等）THDv为5%;第二类针对电网公共接入点和一部分厂内接入点THDv为8%;第三类主要针对厂内接入点THDv为10%。????以上两个标准还规定了电器设备所允许产生谐波电流的幅值，前者主要针对16A以下，后者主要针对16A到64A。????IEEE519-1992标准是个建议标准，目标是将单次THDv限制在3%以下，总THDv限制在5%以下。3.2?国内标准?GB/T14549-93中规定，公用电网谐波电压（相电压）限值为380V（220V）电网电压总THDv为5%，各次谐波电压含有率奇次为4%，偶次为2%。由以上标准看来，一般单次电压畸变率在3～6%，总电压畸变率在5～8%的范围内是可以接受的。 4??减少变频器谐波对其它设备影响的方法 4.1?增加交流/直流电抗器采用交流/直流电抗器后（如图1），进线电流的谐波畸变率大约降低30%～50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右 图1????使用交流/直流电抗器降低THD 4.2?多相脉冲整流????在条件具备，或者要求产生的谐波限制在比较小的情况下，可以采用多相整流的方法。12相脉冲整流THDv大约为10%～15%，18相脉冲整流的THDv约为3%～8%，满足EN61000-3-12和IEEE519-1992严格标准的要求。缺点是需要专用变压器和整流器，不利于设备改造，价格较高。 4.3?无源滤波器????采用无源滤波器后（如图2），满载时进线中的THDv可降至5%～10%，满足EN61000-3-12和IEEE519-1992的要求，技术成熟，价格适中。适用于所有负载下的THDv＜30%的情况。缺点是轻载时功率因数会降低。 图2?使用专用无源滤波器 4.4?输出电抗器也可以采用在变频器到电动机之间增加交流电抗器的方法（如图3），主要目的是减少变频器的输出在能量传输过程中，线路产生的电磁辐射。该电抗器必须安装在距离变频器最近的地方，尽量缩短与变频器的引线距离。如果使用铠装电缆作为变频器与电动机的连线时，可不使用这方法，但要做到电缆的铠在变频器和电动机端可靠接地，而且接地的铠要原样不动接地，不能扭成绳或辨，不能用其它