解決變頻器干擾低壓電子裝置的經驗

2021-09-28 12:09:41 字數 2422 閱讀 9021

近年來,隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發展,交流傳動與控制技術成為目前發展最為迅速的技術之一,電氣傳動技術面臨著一場歷史革命,即交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環境、推動技術進步的一種主要手段。變頻調速以其優異的調速和起制動效能,高效率、高功率因數和節電效果,廣泛的適用範圍及其他許多優點而被國內外公認為最有發展前途的調速方式。所以變頻器的應用越來越多,用於控制抽水的水幫浦就常常採用變頻器控制,本文所發生的變頻器干擾就發生開啟變頻器控制澆水時,出現了變頻器干擾低壓電子裝置,導致裝置的部分功能失效。

變頻器安裝在綠化帶中,變頻器從低壓配電箱中接一條4芯線供電電纜,電纜中有3個火線1個零線,變頻器輸出三個變頻後的火線給水幫浦,從變頻器供電前端的4芯電纜中取出乙個火線乙個零線給低壓電子裝置(無線電磁閥控制器主站)供電,無線電磁閥控制器主站通過乙個兩芯電纜下掛了多個控制電磁閥的從站裝置,兩芯電纜有800公尺長,電磁閥從站是安裝在離變頻器很遠的地方,所有從站都是併聯到這條兩芯電纜上面的,內部採用的是powerbus的通訊技術,即供電又傳輸資料,整個系統的電氣連線圖如下。

當水幫浦不開,即變頻器不開時,無線電磁閥控制器的主站與下掛的電磁閥從站通訊正常。當水幫浦開啟,即變頻器開啟時,無線電磁閥主站與從站無法通訊,但是無線電磁閥控制器主站的其他功能(4g通訊功能正常),只有這個主站與從站的通訊受到干擾。

現場的實際佈線2芯的供電通訊電纜和380v供電的電纜有100公尺的長度同時穿在乙個線管中,初始分析是變頻器開啟後,汙染干擾了供電的電纜,干擾通過空間輻射干擾了2芯供電+通訊的電纜。現場通過更換無線電磁閥控制器主站的安裝位置,避開了與380v供電電纜的同時並行穿管走線,問題現象依然沒有解決,看來這種干擾不是通過空間輻射干擾了,那麼干擾是來自傳導干擾了。

經過查閱資料分析得出,變頻器干擾進入了380供電電纜中,無線電磁閥控制器主站從380v供電電纜中取乙個單相電,干擾通過電源線傳輸到裝置中,裝置中的電源模組採用的是明緯開關電源把220v交流電變成直流36v,36v用於2芯線供電通訊,變頻器干擾通過開關電源,但是開關電源是內部有變壓器隔離,為什麼還能傳導干擾呢?經過分析開關電源的內部變壓器,此變壓器採用是鐵氧磁體製成,磁導率高,是一種高頻變壓器,所以傳導了干擾。

針對上面的理論分析,a、現場可以通過加裝電抗器來補償變頻器產生的干擾,讓供電質量變好,此方案是最優解決辦法 ,但是電抗器體積大,**高客戶不會接受新的投資,此方案不可行。b、只解決無線電磁閥控制器主站供電的220v電源的供電質量,首先想到是加乙個電源濾波器,在電子市場上購買了乙個,加裝上去,無效,現場整個電氣系統沒有做接地端子,可能與這個原因有關,濾波器的過濾干擾無法傳導到大地中去。c、通過增加隔離變壓器的方法,隔離到220供電電源上的干擾,根據用電功率購買了乙個50w 220v輸入 220v輸出的變壓器,安裝位置如下圖,安裝上去問題解決。

變頻器的主電路一般由交-直-交組成,外部輸入的380 v/50 hz 的工頻電源經三相橋路閘流體整流成直流電壓訊號後,經濾波

電容濾波

及大功率

電晶體開關器件逆變為頻率可變的交流訊號。在整流迴路中,輸入電流的波形為不規則的矩形波,波形按傅利葉級數分解為基波和各次諧波,其中的高次諧波將干擾輸入供電系統。在逆變輸出迴路中,輸出電流訊號是受pwm載波訊號調製的脈衝波形,對於gtr 大功率逆變器件,其pwm的載波頻率為2耀3 khz,而igbt大功率逆變器件的pwm最高載頻可達15 khz。同樣,輸出迴路電流訊號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波,而高次諧波電流對負載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射,干擾鄰近電氣裝置。

用於電機調速的交-直-交型通用變頻器一般是6脈動裝置,其諧波電流含有率如下圖所列。

此外,交-交型變頻器通過一套可關斷閘流體和斬波技術,不經過整流這個環節,把電網工頻直接變成交流調速電機所需要的交流頻率。交-交型變頻器除了向電網系統注入高次諧波外,還注入諧間波(即頻率不是工頻倍數)電流。諧波電流的頻率和含量隨電機的工況變化而變化。

變頻器能產生功率較大的諧波,對系統其他裝置干擾性較強,其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的,主要分傳導(即電路

耦合)、電磁輻射、感應耦合。具體為:首先對周圍的電子、電氣裝置產生電磁輻射,這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式;其次對直接驅動的電動機產生電磁雜訊,使得電機鐵耗和銅耗增加;並傳導干擾到電源,通過配電網路傳導給系統其他裝置,這是變頻器輸入電流干擾訊號的主要傳播方式;最後變頻器對相鄰的其他線路產生感應耦合,感應出干擾電壓或電流,感應的方式又有兩種:即電磁感應方式,這是電流干擾訊號的主要方式;靜電感應方式,這是電壓干擾訊號的主要方式。同樣,系統內的干擾訊號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。

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