摘 要 討論變頻調速系統中主電路方面可采取的抗干擾措施，以及如何利用電抗器、濾波器來抑制傳導發射干擾。 關鍵詞 變頻器 濾波器 電抗器 抗干擾 隨著電力電子技術 、微電子技術及控制理論的發展。變頻器以高效率的驅動性能 、良好的控制特性以及優越的節能特性等優點，已被廣泛應用于各種電機速度控制領域（如各種軍用武器隨動系統等 ）。變頻器作為電力電子設備，其內部的電子元器件 、控制芯片等核心元件，易受外界的電氣干擾。變頻器本身的整流和逆變部分工作時具有陡峭的上升沿和下降沿，在其輸入、輸出側電壓 、電流中含有豐富的諧波污染和高頻噪聲，使其成為嚴重的射頻干擾產生源。由這種傳導和輻射引起的電磁干擾會導致通信及靈敏的數控電路誤動作，從而惡化了電磁環境。因此變頻調速系統在投入工作時，既要防止外界對變頻器的干擾，又要抑制變頻調速系統對外界產生的電磁干擾。在實際使用過程中，經常遇到變頻器諧波干擾問題。因此，抗干擾措施（尤其是對如何解決傳導發射 CE101、CE102超標的問題 ）的設計對于變頻調速系統的設計是一個重要的課題。 1 變頻調速 系統干擾的傳輸途徑及危害 變頻調速系統的對外干擾主要在 3個有足夠功率流動的主電路中產生，即變頻器的輸入電路、連接到直流電路上的制動電路以及變頻器的輸出電路。作為干擾源，其干擾途徑一般分為傳導、輻射和傳導輻射同時衍生等，主要途徑如圖 1所示。 從上圖可以看出，變頻調速系統產生的傳導干擾反饋到電網，對電源輸入端所連接的電子設備有很大的影響，同時輸出端產生的傳導干擾使直接驅動的電機銅損、鐵損大幅度增加，影響了電機的運轉特性。變頻器產生的輻射干擾對周圍的電子接收設備產生強烈的污染影響。 2 變頻調速系統干擾的抑制措施 在制定抑制干擾措施時，首先要找到干擾源和干擾發生的失效機理。優先按照在源處抑制的原則進行處理。在分析失效機理時，首先要分清干擾是屬于傳導還是輻射，而且對于傳導干擾還需分清共模和差模。這樣才能采用簡單而有效的低費用抑制技術對干擾進行針對性的處理。 變頻器在工作時，整流與逆變等非線性部分在開關狀態下，上升和下降沿有陡峭的電流斜率，是高次諧波和高頻噪聲的產生源， 主要以傳導發射和電磁場形式輻射的電磁干擾為主。在變頻調速傳動系統電磁兼容性設計中，主要技術有屏蔽 、接地、濾波幾大技術如圖 2所示。 對于變頻器產生的電磁場輻射電磁干擾，一般采用變頻器本身及輸出線進行屏蔽的方式處理，并且輸出線與其它弱信號線進行分別配線，附近的其它敏感電路也最好進行屏蔽處理。對于變頻器產生的傳導發射干擾導致 CE101、CE102超標，主要采用電抗器、濾波器和良好的接地方式相接合，把有用信號以外的頻譜分量加以控制。同時傳導發射干擾也是屬于比較復雜和難以控制的干擾模式。在工程實踐中對電磁兼容要求高的設備一般需要著重解決的是傳導發射干擾。 實踐證明，適當選配濾波器、電抗器與變頻器配套使用能有效減小傳導發射干擾，并可提高變頻器 的功率 因數 ，可較好地解決CE101、CE102問題。 2．1 在變頻器輸入側裝設電抗器 在變頻器輸入側裝設交流電抗器或直流電抗器，是一種多功能抗干擾措施。利用電抗器壓制電流變化率的特性，使輸入電流由斷續變成連續，抑制輸入側諧波干擾，也抑制外部對變頻器的電壓干擾 ，同時也有抑制輸入電路沖擊干擾的作用。圖 3是輸入側接入電抗器后的電流波形。 從圖 3中可見，沒有接入電抗器時交流側和直流側電流都是斷續的，裝設電抗器后，交流側電流連續了，直流側電流則由交流側三相電流合成，也是連續的。電流連續后，實際電流與等效正弦波形 （虛線 ）的偏差減少，即諧波變小，諧波干擾被抑制了。 直流電抗器的作用機制與交流電抗器略有不同，它的作用是直接使直流側電流連續。 裝設直流電抗器后，交流側相電流仍然是連續的，并且交流側相電流與正弦曲線 （虛線 ）的偏差并不大，與沒裝電抗器的情況相比，諧波干擾仍然被很好地抑制了。 交流電抗器和直流電抗器都能夠有效抑制沖擊干擾；都能夠有效降低整流器件的電流瞬時值；都能夠有效抑制變頻器對電源輸入端所連接電子設備的諧波干擾，交流電抗器的抑制能力優于直流電抗器；都能夠改善電源側功率因數，直流電抗器的改善能力優于交流電抗器。 在工程實踐中，可根據設備的具體情況選用其中一種電抗器接入輸入電路。在主電路中，交流電抗器連接在輸入電路交流接觸器之后 ，各相分別串聯接入。直流電抗器裝設在直流回路中。 2．2 在變頻器輸入、輸出側裝設濾波器 從圖 3中可以看到，裝設了電抗器之后的輸入電流里仍然剩余有諧波成分。如果要進一步抑制這些諧波成分，需要在輸入側接入電源濾波器。該類電源濾波器是由 L、c 元件組成的n型、T型復合鏈接的低通濾波器。采用該類電源濾波器能有效地抑制沿電源線向電網反饋的傳導干擾，并能改善設備的電磁干擾抗擾度。工程實踐中對電磁兼容有特殊要求的場所，在變頻調速系統抗干擾措施的設計中，在變頻器輸入側裝設電源濾波器的同時，再在設備供電電源處加裝普通電源濾波器，這種設計對諧波干擾的抑制效果非常明顯。輸入側電源濾波器裝設在變頻器前，如裝設了輸入側交流電抗器，則濾波器應裝設在電抗器后。 在變頻器輸出側裝設電源濾波器，可以削弱輸出電流中的高次諧波成分，同時還削弱了電機中由于高次諧波電流引起的附加轉矩 ，改善了電動機的運行特性。由于變頻器內部電路結構特殊 ，輸出端電源濾波器與輸入端電源濾波器結構不同，兩者不得互用。 3 結論 變頻器在各種電機速度控制領域得到廣泛應用，但同時對電網引入了嚴重的諧波污染，并給周圍的電氣設備造成嚴重的電磁干擾。在變頻器調速系統主電路中適當選配濾波器、電抗器與變頻器配套使用，能有效抑制變頻器對電網及負載的傳導干擾，降低輸入輸出導線對外輻射干擾的能量，改善變頻器周圍的電磁環境質量，使得變頻器與周圍敏感電子設備達到電磁兼容的要求。 參考文獻 1 張燕賓．變頻凋速應j｛｛技術 （第 2版 ）．北京： 機械工業出版社，2002 2 王樹．變頻調速系統沒計與應用．北京：機械工業出版社，2005