变频器电磁干扰问题的分析与处理

　　广州发电厂有限公司1号60 MW汽轮发电机组的锅炉给粉机采用变频调速DCS控制方式,其变频器为美国ABB公司制造的ACS140变频器。该变频器自投产以来,多次出现无规律的电磁干扰,造成与其相邻的敏感设备(如测速元件、温控元件等)输出电流和电压信号大幅波动,测量参数值变化异常。对此,本文提出了解决措施。

　　1　变频器电磁干扰原因分析

　　1.1　主要电磁干扰源

　　电磁干扰通常以路的传导和场的形式传播。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,它所产生的谐波对同一电网的其它电子电气设备产生谐波干扰。另外,变频器的逆变器大多采用正弦脉宽调制(SPWM)技术,当功率器件工作在开关模式且高速切换时,会产生大量耦合性噪声。因此,变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面,电网中的谐波干扰通过变频器的供电电源影响变频器的正常工作。电网中存在大量谐波源,如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等,这些都使电网中的电压、电流产生波形畸变,从而对电网中其它设备产生干扰。变频器的供电电源受到来自电网干扰源的干扰后,若不加处理,电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源的干扰主要有:(1)过压、欠压、瞬时掉电;(2)浪涌、跌落;(3)尖峰电压脉冲;(4)射频干扰。另外,共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

　　1.2　电磁干扰的途径

　　变频器能产生功率较大的谐波,由于其功率较大,对系统其它设备干扰性较强。变频器干扰途径与一般电磁干扰途径一致,其主要有传导、电磁辐射、感应耦合等干扰。具体为:对周围的电子、电气设备产生电磁辐射;使直接驱动的电动机产生电磁噪声,造成电动机铁耗和铜耗增加,并传导干扰至电源,通过配电网络传导至系统其它设备;对相邻的其它线路产生感应耦合,感应出干扰电压或电流。同样,系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。

　　1.3　问题分析

　　根据通用变频器的工作原理可知,变频器内逆变器输出的是SPWM波形,这些波形与正弦波等效(图1)。为了得到SPWM波形,需要通过高速半导体开关器件产生一定宽度和极性的SPWM控制信号去触发功率开关器件的导通和关断,而这种具有一定陡度跳变沿的脉冲信号(频率为10 kHz)会产生很强的电磁干扰(尤其是对输出电流),并以各种方式传播其能量,形成对其它设备的干扰信号,这即变频器的电磁干扰经过对变频器现场安装情况的检查,发现产生变频器电磁干扰的因素如下: