*十三节 变频器会带来哪些电磁兼容/电能质量问题

       变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产中几乎离不开变频器,即使在日常生活中,电梯、变频空调也成为不可缺少的部分,变频器已经开始渗入到生产、生活的各个角落。然而,变频器也带来了许多**困扰,典型的现象包括:

      变频器工作时,继电保护器误动作;

      变频器工作时,PLC工作异常、仪表读数错误;

      工厂安装了变频器后,无功补偿电容不能投切或者烧毁;

      工厂安装了变频器后,原来的配电系统不再满足要求,电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器噪声增加;

      变频器驱动的电机,发热严重、噪声增加;

      变频器驱动的电机,绝缘容易损坏,轴承容易损坏。

      变频器之所以带来这些问题,是由变频器的工作原理所决定的。变频器主要由两部分组成:整流器和逆变器,整流器和逆变器是导致上述现象的根本原因。整流器工作时产生谐波电流,这在前面已经进行了充分的讨论。逆变器对直流电压进行控制,产生脉宽调制(PWM)波,PWM电压波形是电磁干扰和损伤电机的根本原因,如图1所示。

      图1 变频器产生电磁兼容问题的原因

      现代变频器的体积更小,效率更高。然而,伴随着这些技术进步,上述的一些问题也越来越严重。之所以出现这样的情况,是因为现代变频器中使用了**的IGBT作为输出电路的开关器件,这种器件的开关速度非常快,使PWM波形的上升沿与下降沿很短。根据付立业分析,脉冲的上升沿越短,则意味着脉冲中所包含的高频成份越丰富。高频成份丰富,意味着会有更多的机会产生电磁辐射与电磁耦合。另外,PWM更短的上升沿时间,也会对电机产生更严重的损伤。

      变频器的导致电磁兼容问题和电能质量问题的根本原因如表1所示。

      表1 变频器导致电磁兼容问题的机理和现象

    序号

    机理

    导致的现象

    1

    电源线向电网注入谐波电流

      继电保护器误动作;
      PLC工作异常、仪表读数错误;
      无功补偿电容不能投切或者烧毁;
      电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器噪声增加;

    2

    电源线向电网注入射频电流

      使用同一个电网的电子设备、PLC工作异常、仪表读数错误;
      计算机工作异常
      数控设备精度降低

    3

    电源线产生电磁辐射

      邻近的电子设备、PLC工作异常
      仪表读数错误;

    4

    输出电缆产生电磁辐射

    5

    输出的PWM电压在电机端产生尖峰电压

      变频器驱动的电机,绝缘容易损坏
      电机发热严重、噪声增加;

    6

    输出的PWM电压在电机轴承中产生轴承电流

      变频器驱动的电机,轴承容易损坏

      由于变频器工作时产生了很多电磁兼容和电能质量问题,因此,在使用变频器时,要采取适当的措施,减小这些电磁兼容和电能质量问题可能。航天科工集团二院706所,凭借对变频器所关联的电磁兼容问题的深入研究,开发了系列产品,能够解决变频器带来的各种电磁兼容和电能质量问题。针对变频器的各种潜在危害,可以选用的产品如表2所示。

      表2:针对变频器各种危害可以采取的措施

    要解决的问题

    技术措施

    减小变频器的谐波电流发射,满足GB17625或者THID<8%的要求

    在变频器的电源输入端安装HTHF滤波器

    减小变频器的射频电流传导发射,消除对其他电子设备的干扰

    变频器输出端安装电抗器,并安装EMFI射频干扰滤波器

    保护电机的绕组,使其免受PWM电压波的损伤(电缆的长度小于300米)

    在变频器的输出端安装DVF滤波器
    在电机端安装SVA尖峰电压吸收器

    保护电机的绕组,使其免受PWM电压波的损伤(电缆的长度大于300米)

    在变频器端SWF正弦波滤波器

    电机噪声大,温度高

    在变频器端SWF正弦波滤波器

    电机轴承经常损坏

    在变频器端SWF正弦波滤波器
    在变频器输出端安装EMFO共模滤波器
    在电机端安装SVA尖峰电压吸收器

    减小变频器与电机之间的电缆的电磁辐射,消除对其他电子设备的干扰

    在变频器输出端安装EMFO共模滤波器

    使用屏蔽电缆


    北京航天爱威电子技术有限公司专注于谐波滤波器,电源滤波器,有源滤波器,无源滤波器,无功补偿装置等

  • 词条

    词条说明

  • *四十一节 为什么使用变频器后无功补偿柜的保险频繁烧毁

    某小区的供热站,一台250kW的鼓风机向锅炉内吹煤粉。原来使用节风门调整鼓风机的风量,从而控制燃烧量。现在采取了变频器控制鼓风机,通过鼓风机的转速快慢来控制燃烧量。改造后,节电效果显著,但是却发现无功补偿装置中的保险频繁烧毁。希望解决这个问题。 这是由于变频器工作时产生很强的谐波电流发射。 变频器发射的谐波电流注入到系统中,会在电容上产生较大的电流。这有两个原因。 **, 谐波电流的频率较高,补

  • *二十三节 密炼机的无功补偿

      密闭式炼胶机简称密炼机,是橡胶工业中的重要设备,主要用于橡胶的塑炼和混炼。密炼机工作时功率较低,并且负荷的动态范围很大。对密炼机进行无功补偿,提高功率因数不是一个容易的事情,目前很多橡胶厂都没有很好的解决这个问题。 无功补偿是大家都熟悉的技术。无功补偿的目的是将负载需要的无功功率在负载本地提供,而不是由发电厂提供,这样可以节省发电厂的输出功率,降低输配电过程中的损耗,减小输配电系统

  • *二十七节 怎样防护浪涌电压的危害

      浪涌保护要分级实施,较终达到对配电系统和电子设备完善保护的目的。分级实施浪涌防护的第一步是对浪涌环境进行分类。 浪涌环境的分类是依据浪涌的强度和频度。国际上一般将浪涌环境分为3类(如图1所示): 1) C类:指户外以及进线的总开关处,这些部位容易出现较强的雷电浪涌,具体位置包括:电表与配电盘之间的连线,建筑物之间的架空线,连接到井下的地下电缆; 2) B类:指与C类环境之间连线较短

  • *五十四节 HTHF谐波滤波器的选用方法

      HTHF通用谐波滤波器是航天科工集团*二研究院706所专为3相6脉整流器负载开发的一种无源谐波滤波器。这种滤波器与任何以6脉整流电路为输入电路的设备组合使用时,能够**输入电源线上的总谐波电流畸变率小于5%。 HTHF通用谐波滤波器之所以称为“通用”,是因为他的滤波效果与系统无关,凡是3相6脉整流器,都可以适用,并且**滤波效果。 HTHF通用谐波滤波器是*无源网络的滤波器,具有

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