变频调速系统通信抗干扰技术优化探讨

随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展变频器以高效率的驱动性能、良好的控制特性以及优越的节能特性等优点，已被广泛应用于各种电动机速度控制领域（如各种军用武器随动系统等）。变频器作为电力电子设备，其内部的电子元器件、控制芯片等核心元件，易受外界的电气干扰。因变频器本身的整流和逆变部分工作时具有陡峭的上升沿和下降沿，故在其输入、输出侧电压、电流中含有丰富的谐波污染和高频噪声，使其成为严重的射频干扰产生源。由这种传导和辐射引起的电磁干扰会导致通信及灵敏的数控电路误动作，从而恶化了电磁环境。因此变频调速系统在投入工作时，既要防止外界对变频器的干扰，又要抑制变频调速系统对外界产生的电磁干扰。在实际使用过程中，经常遇到变频器谐波干扰问题。因此，抗干扰措施（尤其是对如何解决传导发射CE101、CE102超标的问题）的设计对于变频调速系统的设计是一个重要的课题。

1.变频调速系统干扰的传输途径及危害 变频调速系统的对外干扰主要在3个有足够功率流动的主电路中产生，即变频器的输入电路、连接到直流电路上的制动电路以及变频器的输出电路。作为干扰源，其干扰途径一般分为传导、辐射和传导辐射同时衍生等，主要途径如图8-10所示。

图8-10 变频调速系统干扰途径

从上图可以看出，变频调速系统产生的传导干扰反馈到电网，对电源输入端所连接的电子设备有很大的影响，同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电动机铜损、铁损大幅度增加，影响了电动机的运转特性。变频器产生的辐射干扰对周围的电子接收设备产生强烈的污染影响。

2.变频调速系统干扰的抑制措施 在制定抑制干扰措施时，首先要找到干扰源和干扰发生的失效机理。优先按照在源处抑制的原则进行处理。在分析失效机理时，首先要分清干扰是属于传导还是辐射，而且对于传导干扰还需分清共模和差模。这样才能采用简单而有效的低费用抑制技术对干扰进行针对性的处理。(www.xing528.com)

变频器在工作时，整流与逆变等非线性部分在开关状态下，上升和下降沿有陡峭的电流斜率是高次谐波和高频噪声的产生源，主要以传导发射和电磁场形式辐射的电磁干扰为主。在变频调速传动系统电磁兼容性设计中，主要技术有屏蔽、接地、滤波几大技术，如图8-11所示。

图8-11 变频调速系统主电路抗干扰措施

对于变频器产生的电磁场辐射电磁干扰，一般采用变频器本身及输出线进行屏蔽的方式处理，并且输出线与其他弱信号线进行分别配线，附近的其他敏感电路也最好进行屏蔽处理。对于变频器产生的传导发射干扰导致CE101、CE102超标，主要采用电抗器、滤波器和良好的接地方式相结合，把有用信号以外的频谱分量加以控制。同时传导发射干扰也是属于比较复杂和难以控制的干扰模式。在工程实践中对电磁兼容要求高的设备一般需要着重解决的是传导发射干扰。

实践证明，适当选配滤波器、电抗器与变频器配套使用能有效减小传导发射干扰，并可提高变频器的功率因数，可较好地解决CE101、CE102问题。