变频系统的端口防护技术

　　1 引言

　　静电放电(esd)和电快速瞬变脉冲群(eft)对变频器系统会产生不同程度的危害。当电缆暴露在4～8kv静电放电环境中时，信息传输电缆终端负载上可以测量到的感应电压可达到600v，这个电压远远超出了变频器输入、输出端口和通信端口的门限电压值，典型的感应脉冲持续时间大约为400ns。

　　变频器在使用中经常会遇到意外的电压瞬变和浪涌，从而导致变频器内部电子器件的损坏，损坏的现象是使变频器中的半导体器件(包括二极管、晶体管、晶闸管和集成电路等)被烧毁或击穿。据统计变频器控制部分的故障有75%是由于瞬变和浪涌造成的。电压的瞬变和浪涌无处不在，电网、雷击、爆破，就连人在地毯上行走都会产生上万伏的静电感应电压，这些，都是变频器控制端口和通信端口的隐形危害源。因此，为了提高变频器的可靠性就必须对电压瞬变和浪涌采取防护措施。

　　2 防雷端口

　　根据变频器应用的工程实践，变频器受雷击可大致分为直击雷、感应雷和传导雷。但不论以哪一种形式到达设备都可归纳为从以下4个部位侵入的雷电浪涌，在此把这些部位称为防雷端口，并以变频器举例说明。

　　2.1 外壳端口

　　比如说，我们可以把任何一个大的或小的变频器或系统视为一个整体的外壳，如传感器、传输线、信号中继、现场仪表、dcs系统等，它们都有可能完全暴露在环境中受到直接雷击，造成设备损坏。标准规定，当设备外壳受到4kv的雷电静电放电时，都会影响变频器或系统的正常运行。例如放置于室外输入变频器的传感器有可能受到雷电接触放电;位于室内的变频器柜有可能受到建筑物避雷引线泄流时的空间放电。

　　2.2 信号线端口

　　在变频器控制系统中，为了实现信号或信息的传递总要有与外界连接的部位，那么这些从外界输入信号或变频器输出的信号接口都有可能受到雷电浪涌冲击。因为变频器柜外部信号输入变频器端口的浪涌往往通过长电缆，所以采用10/700μs波形，标准规定线到线间浪涌电压为0.5kv，线到地间浪涌电压为1kv。而楼内变频器之间传递信号的端口受到浪涌冲击相当于电源线上的浪涌冲击，采用1.2/50(8/20)μs组合波，线到线、线到地浪涌电压限值不变。一旦超过限值，信号端口和端口后的设备有可能遭受损坏。

　　2.3 电源端口

　　电源端口是分布最广泛也最容易感应或传导雷电浪涌的部位，变频器的电源端口为从配电屏到变频器电源输入端和从变频器输出端到电动机。标准规定在1.2/50(8/20)μs 波形下线与线之间浪涌电压限值为0.5kv，线到地浪涌电压限制为1kv。但这里的浪涌电压是指明工作电压为220v交流进入的，如果工作电压较低则不能以此为标准，电源线上受较小的浪涌冲击不一定立即损坏设备，但至少对寿命有影响。