變頻系統(tǒng)的端口防護技術

(1) 接地

iec1024—1已經(jīng)闡述了建筑物防雷接地的方法，主要是通過建筑物地下網(wǎng)狀接地系統(tǒng)達到要求。變頻器系統(tǒng)防雷時還要求對相鄰兩建筑物之間通過的電力線，信號傳輸電纜均必須與建筑物接地系統(tǒng)連接起來(不能形成回路)，以利用多條并行路徑來減少電纜中的電流。

變頻器系統(tǒng)的接地更應當注意系統(tǒng)的安全性和防止其它系統(tǒng)干擾。一般來說工作狀態(tài)下變頻器系統(tǒng)接地不能直接和防雷地線相連，否則將有雜散電流進入變頻器系統(tǒng)引起信號干擾。正確的連接方式應當在地下將兩個不同地網(wǎng)，通過放電器低壓避雷器連接，使其在雷擊狀態(tài)下自動連通。

(2) 屏蔽

從理論上考慮，屏蔽對變頻器外殼防雷是非常有效的。但從經(jīng)濟合理角度來看，還是應當從設備元器件抗擾度及對屏蔽效能的要求來選擇不同的屏蔽方法。線路屏蔽，即在變頻器系統(tǒng)中采用屏蔽電纜已被廣泛應用。但對于設備或系統(tǒng)的屏蔽需要視具體情況而定。iec提出了采用建筑物鋼筋連到金屬框架的措施舉例。

iec1312—2作了如下描述：建筑物內(nèi)部變頻器系統(tǒng)的主要電磁干擾源是由一次閃擊時的幾個雷擊的瞬時電流造成的瞬態(tài)磁場。如果包含變頻器系統(tǒng)的建筑物或房間，用大空間屏蔽，通常在這樣的措施下瞬時電場被減少到一個足夠低的值。

(3) 等電位接連

等電位連接的目的是減小變頻器之間和變頻器與金屬部件之間的電位差。在防雷區(qū)的界面處的等電位連接要考慮建筑物內(nèi)的變頻器系統(tǒng)，在那些對雷電電磁脈沖效應要求最小的地方，等電位連接帶最好采用金屬板，并多次與建筑物的鋼筋連接或連接在其它屏蔽物的構(gòu)件上。對于變頻器系統(tǒng)的外露導電物應建立等位連接網(wǎng)，原則上一個電位連接網(wǎng)不需要直接連在大地，但實際上所有等電位連接網(wǎng)都有通大地的連接。

3.2 信號線端口

信號線端口保護現(xiàn)在已經(jīng)在已有許多類型的較為成熟的保護器件，比如變頻器信號端口保護器、變頻器通信端口保護器等。在保護器選擇時除了保護器本身的性能外，應該注意保護設備的傳輸速率、插入衰耗限值、駐波比、工作電壓、工作電流等相關指標，如果在同一系統(tǒng)使用多級保護還應該考慮相互配合問題。

在信號端口竄入的瞬態(tài)電流最容易損壞變頻器內(nèi)部的信號交換或轉(zhuǎn)換單元及控制單元，如主板、并行口、信號接口卡等。事實上瞬態(tài)電流或浪涌可能通過不同途徑被引入到信號傳輸網(wǎng)絡中，若變頻器控制系統(tǒng)和上位機通信采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，則ieee 802—3以太網(wǎng)標準中列出了四種可能對網(wǎng)絡造成威脅的情況：

(1) 局域網(wǎng)絡元件和供電回路或受電影響的電路發(fā)生直接接觸;

(2) 局域網(wǎng)電纜和元件上的靜電效果;

(3) 高能量瞬態(tài)電流同局域網(wǎng)絡系統(tǒng)耦合(由網(wǎng)絡電纜附近的電纜引入);

(4) 彼此相連的網(wǎng)絡元件的地線電壓間有細小差別(例如兩幢不同建筑的安全地線電壓就有可能略有不同)。

以變頻器通信線為例，在rs-232的串、并行口的標準中，用于泄放高能浪涌和故障電流的地線同數(shù)據(jù)信號的返回路徑共享一條線路，而小至幾十伏的瞬態(tài)電壓都有可能通過這些串、并行口而毀壞上位機及終端等設備，信號傳輸線也能直接將戶外電源線上的瞬態(tài)浪涌傳導進來，而信號接口能夠傳導由閃電和靜電泄漏引起的浪涌電壓。

用戶應當對數(shù)據(jù)線保護器慎重選擇，有些保護器雖然起到了“分流”作用，但常常是將硅雪崩二極管(sad)接在被保護線路和保護器外殼之間，測試表明sad的箝位性能很好，但它電涌分流能力有限。同時壓敏電阻(mov)也不能在數(shù)據(jù)線保護器上使用。先進的過程控制系統(tǒng)的信號接口防雷保護裝置(無論是rs-232串等通信接口還是計算機同軸網(wǎng)絡適配器接口)目前均采用瞬態(tài)過電壓半導體放電管，其沖擊殘壓參數(shù)指標很重要。有條件時能夠采取多級保護設計電路效果更佳。

3.3 電源端口

原則上采用多級spd做電源保護，但變頻器控制系統(tǒng)的電源保護由于其敏感性必須采用較低的殘壓值的保護器件，且此殘壓應當?shù)陀谛枰Ｗo設備的耐壓能力。同時還必須考慮到電磁干擾對變頻器系統(tǒng)的影響，因此帶濾波的分流設計應當更加理想。所以對于變頻器系統(tǒng)電源保護特別注意的兩點是：前兩級采用通流容量大的保護器，在變頻器終端處則采用殘壓較低的保護器。最后一級的保護器中最好有濾波電路。對變頻器系統(tǒng)電源端口安裝spd時應注意以下問題：

(1) 多級spd應當考慮能量配合、時間配合、距離配合。如果配合不當?shù)脑?，效果將適得其反。

(2) 連接防雷保護器的引線應當盡量粗和短。

(3) 全保護時盡可能將所有連接線捆扎在一起。

4 結(jié)束語

變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)中，重視變頻器的的端口防護，已成為變頻變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)設計、應用必須面對的問題，也是變頻器應用和推廣的關鍵問題之一。變頻器的端口防護問題一定會不斷發(fā)展和完善。