高壓變頻器控制器的電磁干擾分析及抑制

使用電源濾波器，應(yīng)盡量靠近電源入口處安裝，并使濾波器的輸人/輸出端之間屏蔽隔離，避免電磁干擾從輸入端直接耦合到濾波器的輸出端。此外，濾波器的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近設(shè)備的接地點(diǎn)。圖4 所示為電源濾波器電原理圖。

2.4 隔離

隔離是消除因地環(huán)路而引起的公共阻抗干擾而采取的有效措施。一般有隔離變壓器、光電耦合隔離器、光纖等。光電隔離具有單方向傳遞信號(hào)且頻帶寬，抗干擾能力強(qiáng)，絕緣電壓高，體積小，成本低，耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，在控制系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。此外，差分電路和平衡電路均可減少地環(huán)流，起到抑制干擾的作用。

3 解決電磁干擾的硬件措施

高壓變頻器在工作中由于整流和逆變，會(huì)產(chǎn)生很多高頻和低頻的干擾電磁波，這些電磁波對(duì)系統(tǒng)控制器、PLC、觸摸屏、數(shù)字儀表、傳感器等有一定的干擾。為了抑制高壓變頻器對(duì)其他弱電設(shè)備、儀表的干擾，所有的元器件均應(yīng)可靠接地，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地，并采取輸入、輸出模擬量和開關(guān)量的濾波措施，必要時(shí)采用光電隔離的方法。

1)系統(tǒng)中的動(dòng)力線和控制信號(hào)線都采用屏蔽電纜。高壓電機(jī)使用的高壓電纜采用屏蔽電纜，可使噪聲電流高頻分量得到部分抑制。屏蔽電纜是在非屏蔽普通導(dǎo)線的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及集膚效應(yīng)實(shí)現(xiàn)防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽電纜綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容特性?？刂破髋c功率單元部分采用光纖通信，以保證強(qiáng)電與弱電的有效隔離。

2)整個(gè)系統(tǒng)必須進(jìn)行良好接地處理。高壓部分的接地和控制部分的接地分開處理。變頻器正確接地是提高控制系統(tǒng)靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子PE 的接地電阻越小越好，接地導(dǎo)線截面積應(yīng)≥2 mm2。高壓系統(tǒng)的接地最好與控制設(shè)備接地點(diǎn)分開，防止信號(hào)串?dāng)_。信號(hào)輸入線的屏蔽層應(yīng)把就近的一端接至PE 上，另一端要懸空，否則會(huì)引起信號(hào)變化波動(dòng)，使系統(tǒng)振蕩不止?？刂乒窀髟O(shè)備應(yīng)電氣連通，可利用銅芯導(dǎo)線跨接。每臺(tái)變頻器的PE 端應(yīng)連接形成等電位?？刂撇糠值牧汶娢粏为?dú)連接到接地體。

3)在變頻器控制器的交流輸入側(cè)安裝交流濾波器和隔離變壓器，以提高輸入電源質(zhì)量，圖5所示為加裝隔離變壓器屏蔽及其接地方式圖。為保證控制器的不間斷運(yùn)行，防止電壓跌落，可加裝UPS。

4)在變頗器控制回路和網(wǎng)絡(luò)回路中設(shè)置濾波器可以抑制中低頻電磁干擾，增設(shè)du/dt 濾波器或差模濾波器效果更好。

5)控制電纜的布線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜(最小間隔20 cm)，最好使用單獨(dú)的走線槽。如果使用同一走線槽，中間須加裝隔離板，且隔板沿其長度必須設(shè)有多個(gè)接地點(diǎn)。當(dāng)控制電纜與動(dòng)力電纜必須交叉時(shí)，使相互交叉成90°角，可將電磁干擾降低到最小。

6)PLC 與變頻器之間加裝光電隔離卡，防止高壓變頻器通過PLC 將電磁干擾傳輸?shù)娇刂凭W(wǎng)絡(luò)上。

7)控制柜內(nèi)的接觸器、繼電器等線圈上須使用抑制元件，如RC，二極管，壓敏電阻。

8)電纜的備用線兩端接地以增加屏蔽效果。

9)在DSP的I/O 口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件，如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。

4 軟件抗干擾設(shè)計(jì)

1)多用查詢代替中斷，把中斷減到最少，以避免誤觸發(fā)和感應(yīng)觸發(fā)。

2)A/D轉(zhuǎn)換采用數(shù)字濾波，以防止突發(fā)性干擾。如采用平均法、比較平均法等。

3)在軟件中的關(guān)鍵地方設(shè)置看門狗和軟件陷阱,即使軟件跑飛也能使系統(tǒng)處于受控狀態(tài)。

4)對(duì)于輸入的開關(guān)信號(hào)進(jìn)行延時(shí)去抖動(dòng)。

5)I/O口正確操作，必須檢查I/O口執(zhí)行命令情況，防止外部故障不執(zhí)行控制命令。

6)通信應(yīng)加奇偶校驗(yàn)或采用查詢、表決、比較等措施，防止通信出錯(cuò)。必要時(shí)，重新復(fù)位通信寄存器的設(shè)置，從而防止通信錯(cuò)誤而導(dǎo)致通信失敗或造成其他故障。

5 結(jié)語

在高壓變頻調(diào)速電氣系統(tǒng)中，由于高壓換流裝置的存在，致使大量的電磁干擾產(chǎn)生，如不加以抑制，將影響整個(gè)控制系統(tǒng)的正常工作。但完全消除電磁干擾是不現(xiàn)實(shí)的。電磁干擾的抑制應(yīng)根據(jù)不同元器件，不同的電磁環(huán)境采取適當(dāng)?shù)囊种拼胧?，以系統(tǒng)可以正常工作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，沒有必要單純?yōu)榱俗非箅姶鸥蓴_抑制指標(biāo)而采取復(fù)雜的措施。通常電磁干擾抑制能力的強(qiáng)弱與投資成正比。變頻調(diào)速電氣系統(tǒng)的電磁兼容性是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，有許多實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)需要總結(jié)，還有許多的理論需要探討。