高壓變頻器控制器的電磁干擾分析及抑制

使用電源濾波器，應盡量靠近電源入口處安裝，并使濾波器的輸人/輸出端之間屏蔽隔離，避免電磁干擾從輸入端直接耦合到濾波器的輸出端。此外，濾波器的接地點應盡量靠近設備的接地點。圖4 所示為電源濾波器電原理圖。

2.4 隔離

隔離是消除因地環路而引起的公共阻抗干擾而采取的有效措施。一般有隔離變壓器、光電耦合隔離器、光纖等。光電隔離具有單方向傳遞信號且頻帶寬，抗干擾能力強，絕緣電壓高，體積小，成本低，耐沖擊等優點，在控制系統中應用十分廣泛。此外，差分電路和平衡電路均可減少地環流，起到抑制干擾的作用。

3 解決電磁干擾的硬件措施

高壓變頻器在工作中由于整流和逆變，會產生很多高頻和低頻的干擾電磁波，這些電磁波對系統控制器、PLC、觸摸屏、數字儀表、傳感器等有一定的干擾。為了抑制高壓變頻器對其他弱電設備、儀表的干擾，所有的元器件均應可靠接地，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地，并采取輸入、輸出模擬量和開關量的濾波措施，必要時采用光電隔離的方法。

1)系統中的動力線和控制信號線都采用屏蔽電纜。高壓電機使用的高壓電纜采用屏蔽電纜，可使噪聲電流高頻分量得到部分抑制。屏蔽電纜是在非屏蔽普通導線的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及集膚效應實現防止電磁干擾及電磁輻射的功能，屏蔽電纜綜合利用了雙絞線的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容特性。控制器與功率單元部分采用光纖通信，以保證強電與弱電的有效隔離。

2)整個系統必須進行良好接地處理。高壓部分的接地和控制部分的接地分開處理。變頻器正確接地是提高控制系統靈敏度、抑制噪聲能力的重要手段，變頻器接地端子PE 的接地電阻越小越好，接地導線截面積應≥2 mm2。高壓系統的接地最好與控制設備接地點分開，防止信號串擾。信號輸入線的屏蔽層應把就近的一端接至PE 上，另一端要懸空，否則會引起信號變化波動，使系統振蕩不止。控制柜各設備應電氣連通，可利用銅芯導線跨接。每臺變頻器的PE 端應連接形成等電位。控制部分的零電位單獨連接到接地體。

3)在變頻器控制器的交流輸入側安裝交流濾波器和隔離變壓器，以提高輸入電源質量，圖5所示為加裝隔離變壓器屏蔽及其接地方式圖。為保證控制器的不間斷運行，防止電壓跌落，可加裝UPS。

4)在變頗器控制回路和網絡回路中設置濾波器可以抑制中低頻電磁干擾，增設du/dt 濾波器或差模濾波器效果更好。

5)控制電纜的布線應盡可能遠離動力電纜(最小間隔20 cm)，最好使用單獨的走線槽。如果使用同一走線槽，中間須加裝隔離板，且隔板沿其長度必須設有多個接地點。當控制電纜與動力電纜必須交叉時，使相互交叉成90°角，可將電磁干擾降低到最小。

6)PLC 與變頻器之間加裝光電隔離卡，防止高壓變頻器通過PLC 將電磁干擾傳輸到控制網絡上。

7)控制柜內的接觸器、繼電器等線圈上須使用抑制元件，如RC，二極管，壓敏電阻。

8)電纜的備用線兩端接地以增加屏蔽效果。

9)在DSP的I/O 口，電源線，電路板連接線等關鍵地方使用抗干擾元件，如磁珠、磁環、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。

4 軟件抗干擾設計

1)多用查詢代替中斷，把中斷減到最少，以避免誤觸發和感應觸發。

2)A/D轉換采用數字濾波，以防止突發性干擾。如采用平均法、比較平均法等。

3)在軟件中的關鍵地方設置看門狗和軟件陷阱,即使軟件跑飛也能使系統處于受控狀態。

4)對于輸入的開關信號進行延時去抖動。

5)I/O口正確操作，必須檢查I/O口執行命令情況，防止外部故障不執行控制命令。

6)通信應加奇偶校驗或采用查詢、表決、比較等措施，防止通信出錯。必要時，重新復位通信寄存器的設置，從而防止通信錯誤而導致通信失敗或造成其他故障。

5 結語

在高壓變頻調速電氣系統中，由于高壓換流裝置的存在，致使大量的電磁干擾產生，如不加以抑制，將影響整個控制系統的正常工作。但完全消除電磁干擾是不現實的。電磁干擾的抑制應根據不同元器件，不同的電磁環境采取適當的抑制措施，以系統可以正常工作為衡量標準，沒有必要單純為了追求電磁干擾抑制指標而采取復雜的措施。通常電磁干擾抑制能力的強弱與投資成正比。變頻調速電氣系統的電磁兼容性是一項十分復雜的系統工程，有許多實際的工作經驗需要總結，還有許多的理論需要探討。