变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是运用变频技能与微电子技能，经过改动电机作业电源频率办法来操控沟通电动机的电力操控设备。在工业现场，变频器的搅扰问题呈现得比较多，且比较严峻，乃至导致操控体系无法正常投入运用。比方使得PLC通讯操控变得不稳定，比方使得现场操控柜的指示灯常亮，让人误解。用户都非常苦恼由于变频器搅扰带来的困扰。但是，变频器的作业原理注定其会发生强电磁搅扰。
在各种工业操控体系中，跟着变频器等电力电子设备的广泛运用，体系的电磁搅扰（EMI）日益严峻，相应的抗搅扰规划技能（即电磁兼容EMC）现已变得越来越重要。变频器体系的搅扰有时能直接构成体系的硬件损坏，有时虽不能损坏体系的硬件，但常使微处理器的体系程序作业失控，导致操控失灵，然后构成设备和出产事端。因而，怎么进步体系的抗搅扰才能和牢靠性是自动化设备研发和运用中不行忽视的重要内容，也是计算机操控技能运用和推行的要害之一。谈到变频器的抗搅扰问题，首要要了解搅扰的来历、传达办法，然后再针对这些搅扰采纳不同的办法。
变频器包括整流电路和逆变电路，输入的沟通电经过整流电路平和波回路，转换成直流电压，再经过逆变器把直流电压变换成不同宽度的脉冲电压（称为脉宽调制电压，PWM）。用这个PWM电压驱动电机，就能够起到调整电机力矩和速度的意图。这种作业原理导致以下三种电磁搅扰：
（1）射频辐射搅扰：射频辐射搅扰来自变频器的输入电缆和输出电缆。在上述的射频传导发射搅扰的景象中，变频器的输入输出电缆上有射频搅扰电流时，由于电缆相当于天线，必然会发生电磁波辐射，发生辐射搅扰。变频器输出电缆上传输的PWM电压，相同包括丰厚的高频的成分，会发生电磁波辐射，构成辐射搅扰。辐射搅扰的特征是，当其他电子设备接近变频器时，搅扰现象变得严峻。
（2）谐波搅扰：整流电路会发生谐波电流，这种谐波电流在供电体系的阻抗上发生电压降，导致电压波型发生畸变，这种畸变的电压关于许多电子设备构成搅扰（由于大部分电子设备仅能作业在正弦波电压条件下），常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一守时，电压畸变在弱电源的状况下愈加严峻，这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰，而与设备与变频器之间的间隔无关；
（3）射频传导发射搅扰：由于负载电压为脉冲状，因而变频器从电网汲取电流也是脉冲状，这种脉冲电流中包括了很多的高频成分，构成射频搅扰，这种搅扰的特征是会对运用同一个电网的设备构成搅扰，而与设备与变频器之间的间隔无关。
1、变频器搅扰的来历
首要是来自外部电网的搅扰。
电网中的谐波搅扰首要经过变频器的供电电源搅扰变频器。电网中存在很多谐波源如各种整流设备、交直流交换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流发生波形畸变，然后对电网中其它设备发生危害的搅扰。变频器的供电电源遭到来自被污染的沟通电网的搅扰后若不加处理，电网噪声就会经过电网电源电路搅扰变频器。供电电源的搅扰对变频器首要有a过压、欠压、瞬时掉电b浪涌、下跌c尖峰电压脉冲d射频搅扰。
（1） 晶闸管换流设备对变频器的搅扰
当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管总是在每相半周期内的部分时间内导通，简略使网络电压呈现凹口，波形严峻失真。它使变频器输入侧的整流电路有或许因呈现较大的反向回复电压而遭到危害，然后导致输入回路击穿而焚毁。
（2）电力补偿电容对变频器的搅扰
电力部门对用电单位的功率因数有必定的要求，为此，许多用户都在变电所选用会集电容补偿的办法来进步功率因数。在补偿电容投入或切出的暂态过程中，网络电压有或许呈现很高的峰值，其结果是或许使变频器的整流二极管因接受过高的反向电压而击穿。
其次是变频器自身对外部的搅扰。
变频器的整流桥对电网来说对错线性负载，它所发生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备发生谐波搅扰。别的变频器的逆变器大多选用PWM技能，当作业于开关办法且作高速切换时，发生很多耦合性噪声。因而变频器对体系内其它的电子、电气设备来说是一电磁搅扰源。
变频器的输入和输出电流中，都含有很多高次谐波成分。除了能构成电源无功损耗的较低次谐波外，还有许多频率很高的谐波成分。它们将以各种办法把自己的能量传达出去，构成对变频器自身和其它设备的搅扰信号。
（1） 输入电流的波形 变频器的输入侧是二极管整流和电容滤波电路。明显只要电源的线电压UL大于电容器两头的直流电压UD时，整流桥中才有充电电流。因而，充电电流总是呈现在电源电压的振幅值邻近，呈不接连的冲击波办法。它具有很强的高次谐波成分。有关材料标明，输入电流中的5次谐波和7次谐波的谐波重量是最大的，分别是50HZ基波的80%和70%。
（2） 输出电压与电流的波形 绝大多数变频器的逆变桥都选用SPWM调制办法，其输出电压为占空比按正弦规则散布的系列矩办法形波;由于电动机定子绕组的电感性质，定子的电流非常接近于正弦波。但其间与载波频率持平的谐波重量仍是较大的。
2、搅扰信号的传达办法
变频器能发生功率较大的谐波，由于功率较大，对体系其它设备搅扰性较强，其搅扰途径与一般电磁搅扰途径是共同的，首要分传导（即电路耦合）、电磁辐射、感应耦合。详细为：首要对周围的电子、电气设备发生电磁辐射;其次对直接驱动的电动机发生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗添加;并传导搅扰到电源，经过配电网络传导给体系其它设备;最终变频器对相邻的其它线路发生感应耦合，感应出搅扰电压或电流。相同，体系内的搅扰信号经过相同的途径搅扰变频器的正常作业。
（1） 电路耦合办法即经过电源网络传达。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压发生畸变，影响其他设备作业业，一起输出端发生的传导搅扰使直接驱动的电机铜损、铁损大幅添加，影响了电机的作业特性。明显，这是变频输入电流搅扰信号的首要传达办法。
（2） 感应耦合办法 当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将经过感应的办法耦合到其他设备中去。感应的办法又有两种：
a 电磁感应办法，这是电流搅扰信号的首要办法;
b 静电感应办法，这是电压搅扰信号的首要办法。
（3） 空中幅射办法 即以电磁波办法向空中幅射，这是频率很高的谐波重量的首要传达办法。
3、变频调速体系的抗搅扰对策
据电磁性的基本原理，构成电磁搅扰（EMI）须具有三要素：电磁搅扰源、电磁搅扰途径、对电磁搅扰灵敏的体系。为避免搅扰，可选用硬件抗搅扰和软件抗搅扰。其间，硬件抗搅扰是运用办法体系最基本和最重要的抗搅扰办法，一般从抗和防两方面下手来按捺搅扰，其总原则是按捺和消除搅扰源、堵截搅扰对体系的藕合通道、下降体系搅扰信号的灵敏性。详细办法在工程上可选用阻隔、滤波、屏蔽、接地等办法。
（1）所谓搅扰的阻隔，是指从电路上把搅扰源和易受搅扰的部分阻隔开来，使它们不发生电的联络。在变频调速传动体系中，一般是电源和放大器电路之间电源线上选用阻隔变压器避免传导搅扰，电源阻隔变压器可运用噪声阻隔变压器。
（2）在体系线路中设置滤波器的效果是为了按捺搅扰信号从变频器经过电源线传导搅扰到电源从电动机。为削减电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器;为削减对电源搅扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有灵敏电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器避免传导搅扰。在变频器的输入和输出电路中，除了上述较低的谐波成格外，还有许多频率很高的谐波电流，它们将以各种办法把自己的能量传达出去，构成对其他设备的搅扰信号。滤波器便是用于削弱频率较高的谐波重量的首要手法。依据运用方位的不同，可分为：
输入滤波器 一般又有两种：
a 线路滤波器：首要由电感线流图构成。它经过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流。
b 辐射滤波器：首要由高频电容器构成。它将吸收掉频率很高的、具有辐射能量的谐波成分。
输出滤波器 也由电感线圈构成。它能够有用地削弱输出电流中的高次谐波成分。非但起到抗搅扰的效果，且能 削弱电动机中由高次谐波谐波电流引起的附加转矩。关于变频器输出端的抗搅扰办法，有必要留意以下方面：
a 变频器的输出端不允许接入电容器，避免在逆变管导通（关断）瞬间，发生峰值很大的充电（或放电）电流，危害逆变管;
b 当输出滤波器由LC电路构成时，滤波器内接入电容器的一侧，有必要与电动机侧相接。
（3）屏蔽搅扰源是按捺搅扰的最有用的办法。一般变频器自身用铁壳屏蔽，不让其电磁搅扰走漏;输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号操控变频器时，要求信号线尽或许短（一般为20m以内），且信号线选用双芯屏蔽，并与主电道路（AC380V）及操控线（AC220V）彻底别离，决不能放于同一配管或线槽内，周围电子灵敏设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有用，屏蔽罩有必要牢靠接地。
（4）正确的接地既能够使体系有用地按捺外来搅扰，又能下降设备自身对外界的搅扰。在实践运用体系中，由于体系电源零线（中线）、地线（维护接地、体系接地）不分、操控体系屏蔽地（操控信号屏蔽地和主电路导线屏蔽地）的紊乱衔接，大大下降了体系的稳定性和牢靠性。
关于变频器，主回路端子PE（E、G）的正确接地是进步变频器按捺噪声才能和减小变频器搅扰的重要手法，因而在实践运用中必定要非常注重。变频器接地导线的截面积一般应不小于2.5mm2，长度操控在20m以内。主张变频器的接地与其它动力设备接地址分隔，不能共地。
（5）选用电抗器
在变频器的输入电流中频率较低的谐波重量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等所）所占的比重是很高的，它们除了或许搅扰其他设备的正常作业之外，还由于它们耗费了很多的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入电抗器是按捺较低谐波电流的有用办法。依据接线方位的不同，首要有以下两种：
沟通电抗器 串联在电源与变频器的输入侧之间。其首要功用有：
经过按捺谐波电流，将功率因数进步至（0.75-0.85）；
削弱输入电路中的浪涌电流对变频器的冲击；
削弱电源电压不平衡的影响。
直流电抗器 串联在整流桥和滤波%&&&&&%器之间。它的功用比较单一，便是削弱输入电流中的高次谐波成分。但在进步功率因数方面比沟通电抗器有用，可达0.95，并具有结构简略、体积小等长处。
（6）合理布线
关于经过感应办法传达的搅扰信号，能够经过合理布线的办法来削弱。详细办法有：
a 设备的电源线和信号线应量远离变频器的输入、输出线;
b 其他设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入、输出线平行;
依据电磁学的基本原理，构成电磁搅扰有必要具有三要素：电磁搅扰源、电磁搅扰途径、对电磁搅扰灵敏的体系。为避免搅扰，可选用硬件抗搅扰和软件抗搅扰。其间，硬件抗搅扰是最基本和最重要的抗搅扰办法，一般从抗和放两方面下手来按捺搅扰，其整体原则是按捺和消除搅扰源、堵截搅扰对体系的耦合通道、下降体系搅扰信号的灵敏性。详细办法在工程上可选用阻隔、滤波、屏蔽、接地等办法。以下几点是处理现场搅扰的首要过程：
① 选用软件抗搅扰办法：详细来讲便是经过变频器的人机界面下调变频器的载波频率，把该值调低到一个恰当的规模。假如这个办法不能见效，那么只能采纳下面的硬件抗搅扰办法。
② 进行正确的接地：经过现场的详细调研咱们能够看到，现场的接地状况是不甚抱负的。而正确的接地既能够是体系有用地按捺外来搅扰，又能下降设备自身对外界的搅扰，是处理变频器搅扰最有用的办法。详细来讲便是做到以下两点：
（a）变频器的主回路端子PE（E、G）有必要接地，该接地能够和该变频器所带的电机共地，但不能与其它的设备共地，有必要独自打接地桩，且该接地址应该尽量远离弱电设备的接地址。一起，变频器接地导线的截面积应不小于4mm2，长度应操控在20m以内。
（b）其它机电设备的地线中，维护接地和作业接地应分隔独自设接地极，并最终汇入配电柜的电气接地址。操控信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分隔独自设接地极，并最终汇入配电柜的电气接地址。
屏蔽搅扰源：屏蔽搅扰源是按捺搅扰的很有用的办法。一般变频器自身用铁壳屏蔽，能够不让其电磁搅扰走漏，但变频器的输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号（从操控器上输出4~20mA信号）操控变频器时，要求该操控信号线尽或许短（一般为20m以内），且有必要选用屏蔽双绞线，并与主电道路（AC380）及操控线（AC220V）彻底别离。此外，体系中的电子灵敏设备线路也要求选用屏蔽双绞线，特别是压力信号。且体系中所有的信号线决不能和主电道路及操控线放于同一配管或线槽内。为使屏蔽有用，屏蔽层有必要牢靠接地。
4、定论
经过对变频器运用过程中搅扰的来历和传达途径的剖析，提出了处理这些问题的实践对策，跟着新技能和新理论不断在变频器上的运用，注重变频器的EMC要求，已成为变频调速传动体系规划、运用有必要面临的问题，也是变频器运用和推行的要害之一。变频器存在的这些问题有望经过变频器自身的功用和补偿来处理。工业现场和社会环境对变频器的要求不断进步，满意实践需要的真实“绿色”变频器也会不久问世。咱们信任变频器的EMC问题必定会得到有用处理。
