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变频器

论变频器常见干扰故障分析及对策

发布日期:2022-10-09 点击率:39

滤波器,如下图1所示:
    LC滤波器是被动滤波器,它由电抗和电容组成对高次谐波的共振回路,从而达到吸收高次谐波的目的。有源滤波器的工作原理是:通过对电流中高次谐波进行检测,并根据检测结果,输入与高次谐波成分相位相反的电流来削弱高次谐波的目的。
    (2)对于产生的无线电干扰波
    目前,变频器绝大部分是采用PWM控制方法。变频器输出信号是高频的开关信号,在变频器的输出电压、输出电流中含有高次谐波,通过静电感应和电磁感应,产生无线电干扰波。这些干扰波有的通过电线传导,有些辐射至空中的电磁波和电场直接辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样,变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。
    电线传导的无线电干扰波的抑制,可以采用噪声滤波变压器,对高次谐波形成绝缘;插入电抗器,以提高对高次谐波成分的阻抗,在变频器的输入端插入滤波器。
    辐射无线电干扰波的抑制,较传导无线电干扰波要困难一些。这种无线电干扰的大小,决定于安装变频器设备本身的结构,和电动机电缆线长短等许多因素有关。可以尽量缩短电动机电线,电线采用双绞措施,减少阻抗;变频器输入、输出线装入铁管屏蔽;将变频器机壳良好地接;变频器输入、输出端串接电抗器,插入滤波器。
    (3)对于产生的噪声干扰
    由于变频器采用了PWM控制方式,变频器的输出电压波形不是正弦波,通过电动机的电流也难免含有许多谐波。变频器输出的谐波频率与转子固有频率的共振,在转子固有频率附近的噪声增大,变频器输出的谐波分量使铁心、机壳、轴架等谐波在其固有频率附近的噪声增大。因此,利用变频器对电动机进行调速控制时,电动机绕组和铁芯由于谐波的成分而产生噪声。
    通常,采用变频器对电动机进行驱动时,电动机产生的噪音要比电网电源直接驱动产生的噪音高出5~10dB。
    对于噪音的抑制可以采取的措施为:
    ①选用以IGBT等为逆变模块的载波频率较高的低噪音变频器。选用变频器专用电动机,在变频器与电动机之间串入电抗器,以减少PWM控制方式产生的高次谐波。
    ②在变频器与电动机之间插入可以将输出波形转换成正弦波的滤波器。
    ③选用低噪音的电抗器。
    (4)对于产生的振动干扰
    采用变频器对电动机进行调速控制时,同噪音相同的原因,会使电动机产生振动。特别是较低阶的高次谐波所产生的脉动转矩,给电动机的转矩输出带来较大的振动。若机械系统与这种振动发生共振时,其振动就更为严重。
    通常可以采取以下措施减小振动:
    ①强化机械结构的刚性,将刚性连接改为强性连接。
    ②在变频器与电动机之间串入电抗器
    ③降低变频器的输出压频比。
    ④改变变频器的载波频率。
    在变频器对电动机进行调速过程中,如果调速范围较大时,应先测到机械系统的共振频率,然后利用变频器的频率跳跃功能,避开这些共振频率。如果转距有余量,可以将U/f给定小些。
    (5)对于导致控制部件电动机过热的干扰
    采用变频器对电动机进行调速控制,由于高次谐波的原因,即使是对同一电动机,在同一频率下运行,电动机也将增加5%~10%的电流。电动机温度自然会提高。此外,普通电动机的冷却风扇安装在电动机轴上的,在连续进行低速运行时,由于自身的冷却风扇的冷却能力不足,而出现电动机过热现象。
    电动机过热的对策有以下几种:
    ①为电动机另配冷却风扇,改自冷式为他冷式。增加低速运行时的冷却能力。
    ②选用较大容量的电动机。
    ③改用变频器专用电动机。
    ④改变调速方案,避免电动机连续低速运行。
    随着工厂电气自动化程度的提高,各种干扰也日益增多,只有对变频器的干扰问题有深入的认识,并采取相应的处理措施,才能够减少彼此之间的相互危害,更大程度的确保生产的正常进行和设备的稳定。
参考文献
[1]李自先,等.变频器应用维护与修理[M].北京:地震出版社,2005.
[2]张六一.变频器使用过程的干扰源和抗干扰措施[J].冶金丛刊2007,(1)13-14.

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