变频器引起传感器干扰解决方法是什么_变频器引起传感器干扰解决方法

变频调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体的高新技术。由于其良好的调速和节能性能,被广泛应用于各行各业。由于采用软启动,可以减少设备和电机的机械冲击,延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的飞速发展,变频器以其省电、节能、可靠、高效的特点应用于工业控制的各个领域,如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用。保证了调整精度,减轻了工人的劳动强度,提高了经济效益,但也带来了一些干扰问题。现场电源和电气设备会对变频器产生影响,变频器运行过程中产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。变频器产生的干扰有三种:对电子设备的干扰、对通信设备的干扰和对无线电的干扰。对计算机、自动控制装置、测量传感器等电子设备的干扰主要是传导干扰;对通信设备和无线电造成的干扰是辐射干扰。如果变频器的干扰问题解决不好,不仅系统不能可靠运行,还会影响其他电子电气设备的正常工作。

两种变频调速系统的主要干扰源及途径

01主要电磁干扰源

变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,其产生的谐波会对同一电网中的其他电子电气设备造成谐波干扰。另外,变频器的逆变器大多采用PWM技术,工作在开关模式下,高速开关时会产生大量的耦合噪声。因此,对于系统中的其他电子电气设备和传感器来说,变频器是一个强电磁干扰源。另一方面,电网中存在大量的谐波源,如各种整流装置、交流/DC互换装置、电子调压装置、非线性负载和照明装置等。这些负载使电网中的电压和电流波形失真,从而对电网中的其他设备造成有害干扰。

02电磁干扰的方式

变频器会产生大功率谐波,对系统中的其他设备有很强的干扰。其干扰路径与一般电磁干扰路径一致,主要分为电磁辐射、传导和电感耦合。具体来说:对周围的电子电气设备产生电磁辐射;(2)对直驱电机产生电磁噪声,增加电机的铁耗和铜耗,并通过配电网对电源和系统中的其他设备产生干扰;(3)变频器对其他相邻线路产生感应耦合,感应出干扰电压或电流。

(1)电磁辐射

如果逆变器不在全封闭的金属外壳内,可以通过空间辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、设备的等效辐射阻抗和干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载,其产生的谐波会对接入同一电网的其他电子电气设备造成谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术。当按照给定的频率和幅值指令产生预期的、重复的开关模式时,其输出电压和电流的功率谱是离散的,并且具有与开关频率相对应的高次谐波组。场控开关器件高载频、高速开关(dv/dt可达1kV/s以上)引起的辐射干扰问题相当突出。当变频器的金属外壳有缺口或孔洞时,辐射强度与波长t有关

上述电磁干扰不仅可以通过与之相连的导线发射到外部,还可以通过阻抗耦合或地回路耦合带入其他电路。与辐射干扰相比,它的传播距离可以很远。典型的传输方式是,接入工业低压网的逆变器产生的干扰信号会沿着配电变压器进入中压网,最后沿着其他配电变压器进入民用低压配电网,这样接入民用配电母线的用电设备就会成为远程受害者。

(3)电感耦合

电感耦合是辐射和传导之间的第三种传输路径。当干扰源频率较低时,干扰的电磁辐射能力相当有限,干扰源不直接与其他导体相连,但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入输出线与其他相邻导线或导体感应耦合,在相邻导线或导体中感应出干扰电流或电压。电感耦合可以以导体之间的电容耦合、电感耦合或电容和电感混合的形式出现。

抗电磁干扰的三项措施

根据电磁学的基本原理,电磁干扰的形成必须具备三个要素:电磁干扰源、电磁干扰途径和电磁干扰敏感系统。为了防止干扰,可以采用硬件和软件的抗干扰措施。其中,硬件抗干扰是最基本也是最重要的抗干扰措施。一般从抗干扰和预防两方面抑制干扰。总的原则是抑制和消除干扰源,切断干扰对系统的耦合通道,降低系统对干扰信号的敏感度。具体来说,可以采用以下方法:

隔离;隔离

所谓干扰隔离,是指将干扰源与电路的易受干扰部分隔离开来,使它们不发生电连接。在变频驱动系统中,通常在电源和放大电路之间的电力线上使用隔离变压器,以避免传导干扰,并且可以将噪声隔离变压器应用于电源隔离变压器。

滤波

滤波器的作用是抑制变频器通过电源线对电源和电机的干扰信号。为了降低电磁噪声和损耗,可以在变频器的输出侧设置输出滤波器。为了减少对电源的干扰,可以在变频器的输入侧设置一个输入滤波器。如果线路中有敏感的电子设备,可以在电源线上设置电源噪声滤波器,以避免传导干扰。

街区

屏蔽干扰源是抑制干扰最有效的方法。通常逆变器本身用铁壳屏蔽,防止其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽,特别是变频器受外部信号控制时,信号线要尽量短(一般在20m以内),信号线要用双芯屏蔽,与主回路和控制回路完全分开,不能放在同一配管或线槽内,周围的电子敏感设备线路也要屏蔽。为了使屏蔽有效,屏蔽必须可靠地接地。

采用变频功率传感器

由于变频控制系统的现场测试条件非常复杂,对传感器的电磁兼容性测试提出了严格的要求。在这种场合,应使用专用的变频测量传感器,如AnyWay品牌的SP系列变频功率传感器。该传感器将传统的模拟传输和A/D转换部分集成到传感器部分,并置于屏蔽罩内,屏蔽了外界的辐射干扰。另外,传感器输出的数字信号采用光纤作为传输介质,切断了传导干扰的传输路径,大大提高了传感器的电磁兼容性。

四变频控制系统设计中应注意的其他问题

除了点数dis之外

(2)容量合适的空气开关可作为变频器电源输入侧的短路保护,但切记不要频繁操作。由于逆变器中有一个大电容,其放电过程较慢,频繁操作会产生过电压,损坏内部元件。

(3)控制变频电机的启/停通常是通过变频器的控制功能来实现,而不是通过接触器来实现。否则,频繁的操作可能会损坏内部组件。

(4)尽量减少变频器和控制系统之间不必要的连接,以避免传导干扰。控制系统与变频器之间除了必要的控制线外,其他如控制电源等都要分开。由于控制系统和逆变器都需要24V DC电源,而厂家为了节省一个DC电源,往往用一个DC电源两路给两个系统供电,有时逆变器会通过DC电源对控制系统造成传导干扰,所以在设计或订货时要特别说明,需要两个DC电源分别给两个系统供电。

(5)注意变频器对电网的干扰。逆变器在运行中产生的高次谐波会对电网产生影响,会严重扭曲电网的波型,并可能造成电网的大电压降和低功率因数。所以大功率逆变器要特别注意。主要的解决方法是采用自动无功补偿装置来调节功率因数,同时可以根据具体情况在逆变电源的进线侧增加电抗器来减少对电网的冲击。进线电抗器可由逆变器供应商提供,但应在订购时说明。

(6)除本机专用的空气开关外,其他可操作的开关电器不要放在变频器柜内,以免开关噪音侵入变频器造成误操作。