在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，隨著變頻器（以下簡稱-VFD）等電力電子器件的廣泛使用，系統(tǒng)的電磁干擾越來越嚴(yán)重，相應(yīng)的抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)(即EMC)也變得越來越重要。VFD系統(tǒng)的干擾有時(shí)可以直接損壞系統(tǒng)的硬件。有時(shí)雖然不能損壞系統(tǒng)的硬件，但往往會(huì)使微處理器的系統(tǒng)程序失控，導(dǎo)致控制失效，從而造成設(shè)備和生產(chǎn)事故。因此，如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動(dòng)化設(shè)備開發(fā)和應(yīng)用中不可忽視的重要內(nèi)容，也是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵之一。說到VFD的抗干擾問題，首先要了解干擾源。
VFD干擾源
首先是來自外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要來自VFD的電源干擾。電網(wǎng)中存在大量的諧波源，如各種整流設(shè)備、交流/DC交換設(shè)備、電子調(diào)壓設(shè)備、非線性負(fù)載和照明設(shè)備等。這些負(fù)載使電網(wǎng)中的電壓和電流波形失真，從而對電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成有害干擾。如果VFD的電源被污染的交流電網(wǎng)干擾而不處理，電網(wǎng)的噪聲會(huì)通過電網(wǎng)的電源回路干擾VFD。電源對VFD的干擾主要包括(1)過壓、欠壓、瞬時(shí)斷電(2)浪涌和跌落(3)峰值電壓脈沖(4)射頻干擾。
1.晶閘管變流設(shè)備對VFD的干擾
當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中有大容量的晶閘管變流裝置時(shí)，晶閘管總是在每相半周的一部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)陷波，波形嚴(yán)重畸變。使得VFD輸入側(cè)的整流電路有可能因?yàn)榉聪蚧謴?fù)電壓大而損壞，導(dǎo)致輸入電路擊穿燒毀。
2.功率補(bǔ)償電容對VFD的干擾
電力部門對電力機(jī)組的功率因數(shù)有一定的要求，因此許多用戶在變電站采用集中電容補(bǔ)償來提高功率因數(shù)。在補(bǔ)償電容接入或斷開的瞬態(tài)過程中，電網(wǎng)電壓可能具有非常高的峰值，因此VFD的整流二極管可能會(huì)因反向電壓過大而被擊穿。
其次，VFD本身對外界的干擾。帶有VFD的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)是非線性負(fù)載，其諧波會(huì)對同一電網(wǎng)中的其他電子電氣設(shè)備造成諧波干擾。另外VFD的逆變器大多采用PWM技術(shù)，工作在開關(guān)模式下，高速開關(guān)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的耦合噪聲。因此，VFD是系統(tǒng)中其他電子電氣設(shè)備的電磁干擾源。
VFD的輸入和輸出電流包含許多高次諧波成分。除了構(gòu)成電源無功損耗的低次諧波外，還有許多高頻率的諧波成分。它們會(huì)以各種方式傳播能量，對VFD本身和其他設(shè)備形成干擾信號。
(1)輸入電流VFD的波形的輸入端是二極管整流和電容濾波電路。顯然，只有當(dāng)電源的線電壓UL大于電容器兩端的DC電壓UD時(shí)，整流橋中才會(huì)有充電電流。因此，充電電流總是以不連續(xù)沖擊波的形式出現(xiàn)在電源電壓的振幅附近。它具有很強(qiáng)的高次諧波分量。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，輸入電流中5次諧波和7次諧波的諧波成分最大，分別占50HZ基波的80%和70%。
(2)輸出電壓和電流的波形在大多數(shù)帶VFD的逆變橋中都是SPWM調(diào)制，輸出電壓是一系列占空比分布為正弦的矩形波；由于電機(jī)定子繞組的電感，定子電流非常接近正弦波。但是，等于載波頻率的諧波分量仍然很大。
