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高压变频器控制器的电磁搅扰剖析及按捺

引言由于电力电子技术迅速发展,使得高压变频器(HighVoltageVariable FrequencyDrives,简称HVVFD)在石油化工、电力、冶金等行业得到了大规模的使用,

导言

因为电力电子技能迅速发展,使得高压变频器(HighVoltageVariable FrequencyDrives,简称HVVFD)在石油化工、电力、冶金等职业得到了大规模的运用,对高压电机设备的节能、调速发挥了严重效果。一起,这些运用场合又对高压变频器的可靠性、稳定性提出了更高的要求,本文旨在从高压变频器的操控器部分剖析电磁搅扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)的影响与处理办法。

高压变频器是交融了微操控器、大功率器材、磁性材料、传感器等强、弱电部件为一体的高档自动化体系,其操控体系一般由操控箱、PLC、触摸屏及相关操控元器材组成,有的还有上位机及DSC体系,因而,电磁搅扰问题也日趋杂乱,EMI可以使传动体系的中心———计算机操控体系的信号紊乱,一起可以损坏或下降其他,电子设备的作业功用,然后导致严重后果。

1 操控体系结构和发生电磁搅扰的环节

主操控器的功用方框图如图1所示,结构为单元组合式,其中心为双DSP 的CPU 单元,经过总线与接口板和相控A、B、C板互通信息。从接口子模块DI、AI 可承受操作指令、给定信号、电机电流与电压等。CPU板依据操作指令、给定信号及其他输入信号,计算出操控信息及状况信息。相控A、B、C板承受来自CPU板的操控信息,发生PWM 操控信号,经电/光转换器,向功率单元发送操控光信号。来自功率单元的应对信号在相控A、B、C 板中转换成电信号,予处理后送CPU 板处理。状况信息可经过接口板和接口子模板送出。

电磁搅扰一般包括三个环节,即电磁搅扰源、电磁搅扰传递途径(传导、辐射、耦合)及承受电磁搅扰的响应者。三个环节适当杂乱,不同的场合有不同的体现。依据电磁感应、集肤效应、电磁振荡与电磁波传达等根本物理规则可知,电磁物理量随时刻改变越快,越简略感生电磁搅扰;频率越高越简略发生辐射;电磁场强度与间隔平方成反比;一些灵敏度高的未屏蔽电路简略发生耦合等。

高压变频操控体系电磁搅扰按传达方式分为传导型搅扰和辐射型搅扰两大类。传导搅扰指电磁搅扰经过电源线路、接地线和信号线传达抵达目标所构成的搅扰;辐射搅扰指经过空间辐射传达到灵敏器材的搅扰。操控体系中信号传输线和其他电气设备的电容性耦合、电理性耦合都是重要的搅扰源。

2 电磁兼容性剖析

操控体系经由多个单元组合而成,不可能完全避免电磁搅扰,因而有必要在操控器灵敏设备上采纳抗搅扰办法。屏蔽、滤波、合理接地、合理布局等按捺搅扰的办法都是很有用的。依据电磁搅扰的三要素可采纳以下操控办法,如屏蔽、接地、搭接、合理布线等,此外还可以采纳逃避和引导的技能处理,如空间方位别离、滤波、吸收和旁路等,这些都是有经历的工程技能人员常常选用的操控办法。处理电磁搅扰问题,应该在整个电气体系规划、布线、装置、调试时一起进行,而不能仅仅在调试阶段才去着手处理。

2.1 屏蔽

屏蔽一般分为两种类型,一类是静电屏蔽,首要用于避免静电场和稳定磁场的影响,静电屏蔽应具有完善的屏蔽体和杰出的接地,另一类是电磁屏蔽,首要用于避免交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。电磁屏蔽不光要求有杰出的接地,而且要求屏蔽体具有杰出的导电连续性,对屏蔽体的导电性要求比静电屏蔽高得多,运用屏蔽信号电缆的抗电磁搅扰原理如图2所示。

屏蔽电缆的屏蔽层假如接地欠好,则起不到屏蔽搅扰源的效果,反而会成为搅扰源(电缆的屏蔽层会吸收外在的电磁搅扰)。电缆的屏蔽层要单端接到接地端子PE 上。

2.2 接地

接地看似简略,却是很难把握和处理的问题,因为至今没有构成体系的理论或模型,实践上,在一个场合运转效果很好的计划拿到另一场合就不必定适用。接地规划在很大程度上依靠工程技能人员对“接地”概念的了解和实践作业经历。

接地的办法许多,详细运用取决于体系的结构和功用。常用的办法有3种。

1)单点接地为许多在一起的电路供给公共电位参阅点,这样信号就可以在不同的电路之间传输。该点常常以大地为参阅。因为只存在一个参阅点,因而可以信任没有地回路存在,因而也就没有搅扰问题。

2)多点接地设备内电路都以机壳为参阅点,而各个设备的机壳又都以地为参阅点。这种接地结构可以供给较低的接地阻抗,因为多点接地时,每条地线可以很短,而且多根导线并联可以下降接地导体的总电感。在高频电路中有必要运用多点接地,而且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/200。

3)混合接地既包括了单点接地的特性,又包括了多点接地的特性。例如,体系内的电源需求单点接地,而射频信号又要求多点接地,这时就可以选用混合接地。

依据接地要求,接地又分以下几种。

1)安全接地运用沟通电的设备有必要经过黄绿色安全地线接地,不然当设备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时,会导致电击损伤。

2)电磁兼容接地出于电磁兼容规划而要求的接地,包括:

(1)屏蔽接地为了避免电路之间因为寄生电容存在发生彼此搅扰、电路辐射电场或对外界电场灵敏,有必要进行必要的阻隔和屏蔽,这些阻隔和屏蔽的金属有必要接地。

(2)滤波器接地滤波器中一般都包括信号线或电源线到地的旁路电容,当滤波器不接地时,这些电容就处于悬浮状况,起不到旁路的效果。

(3)噪声和搅扰按捺对内部噪声和外部搅扰的操控需求设备或体系上的许多点与地相连,然后为搅扰信号供给“最低阻抗”通道。

(4)电路参阅电路之间信号要正确传输,有必要有一个公共电位参阅点,该公共电位参阅点便是地,因而一切相互衔接的电路有必要接地。

2.3 滤波

滤波是紧缩搅扰频谱的一种有用办法,当搅扰频谱不同于有用信号的频带时,可以用滤波器将搅扰滤除。因而,恰当地挑选和正确地运用滤波器对按捺传导搅扰十分重要。

滤波将信号频谱分为有用频率重量和搅扰重量两段,除掉搅扰部分。滤波器一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。在主电路沟通侧的滤波器首要用于滤出电网的电磁搅扰,图3所示为电网上常见的尖峰搅扰。在直流回路的滤波器首要削减线路的电感效应引起的搅扰。

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