高压变频器电磁干扰的产生原因与控制措施

时间:2022-12-10来源:佚名

高压变频器电磁干扰的产生原因与控制措施

由于电力电子技术迅速发展,使得高压变频器(HighVoltageVariable FrequencyDrives,简称HVVFD)在石油化工、电力、冶金等行业得到了大规模的使用,对高压电机设备的节能、调速发挥了重大作用。

同时,这些使用场合又对高压变频器的可靠性、稳定性提出了更高的要求,本文旨在从高压变频器的控制器部分分析电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)的影响与解决方法。

高压变频器是融合了微控制器、大功率器件、磁性材料、传感器等强、弱电部件为一体的高级自动化系统,其控制系统一般由控制箱、plc、触摸屏及相关控制元器件组成,有的还有上位机及DSC系统。

因此,电磁干扰问题也日趋复杂,EMI可以使传动系统的核心———计算机控制系统的信号错乱,同时能够破坏或降低其他,电子设备的工作性能,从而导致严重后果。

1、控制系统结构和产生电磁干扰的环节

主控制器的功能方框图如图1所示,结构为单元组合式,其核心为双DSP 的CPU 单元,通过总线与接口板和相控A、B、C板互通信息。

从接口子模块DI、AI 可接受操作命令、给定信号、电机电流与电压等。CPU板根据操作命令、给定信号及其他输入信号,计算出控制信息及状态信息。

相控A、B、C板接受来自CPU板的控制信息,产生PWM 控制信号,经电/光转换器,向功率单元发送控制光信号。来自功率单元的应答信号在相控A、B、C 板中转换成电信号,予处理后送CPU 板处理。状态信息可通过接口板和接口子模板送出。

高压变频器电磁干扰的产生原因与控制措施

电磁干扰一般包含三个环节,即电磁干扰源、电磁干扰传递途径(传导、辐射、耦合)及接受电磁干扰的响应者。

三个环节相当复杂,不同的场合有不同的表现。根据电磁感应、集肤效应、电磁振荡与电磁波传播等基本物理规律可知,电磁物理量随时间变化越快,越容易感生电磁干扰;频率越高越容易产生辐射;电磁场强度与距离平方成反比;一些灵敏度高的未屏蔽电路容易产生耦合等。

高压变频控制系统电磁干扰按传播形式分为传导型干扰和辐射型干扰两大类。

传导干扰指电磁干扰通过电源线路、接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰;辐射干扰指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。

控制系统中信号传输线和其他电气设备的电容性耦合、电感性耦合都是重要的干扰源。

2、电磁兼容性分析

控制系统经由多个单元组合而成,不可能完全避免电磁干扰,因此必须在控制器敏感设备上采取抗干扰措施。屏蔽、滤波、合理接地、合理布局等抑制干扰的措施都是很有效的。

根据电磁干扰的三要素可采取以下控制方法,如屏蔽、接地、搭接、合理布线等,此外还可以采取回避和疏导的技术处理,如空间方位分离、滤波、吸收和旁路等,这些都是有经验的工程技术人员经常采用的控制方法。

解决电磁干扰问题,应该在整个电气系统设计、布线、安装、调试时同时进行,而不能仅仅在调试阶段才去着手处理。

2.1 屏蔽

屏蔽一般分为两种类型,一类是静电屏蔽,主要用于防止静电场和恒定磁场的影响,静电屏蔽应具有完善的屏蔽体和良好的接地,另一类是电磁屏蔽,主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。电磁屏蔽不但要求有良好的接地,而且要求屏蔽体具有良好的导电连续性,对屏蔽体的导电性要求比静电屏蔽高得多,使用屏蔽信号电缆的抗电磁干扰原理如图2所示。
高压变频器电磁干扰的产生原因与控制措施

屏蔽电缆的屏蔽层如果接地不好,则起不到屏蔽干扰源的作用,反而会成为干扰源(电缆的屏蔽层会吸收外在的电磁干扰)。电缆的屏蔽层要单端接到接地端子PE 上。

2.2 接地

接地看似简单,却是很难掌握和处理的问题,因为至今尚未形成系统的理论或模型,实际上,在一个场合运行效果很好的方案拿到另一场合就不一定适用。接地设计在很大程度上依赖工程技术人员对“接地”概念的理解和实际工作经验。

接地的方法很多,具体使用取决于系统的结构和功能。

常用的方法有3种。

1)单点接地为许多在一起的电路提供公共电位参考点,这样信号就可以在不同的电路之间传输。该点常常以大地为参考。由于只存在一个参考点,因此可以相信没有地回路存在,因而也就没有干扰问题。

2)多点接地设备内电路都以机壳为参考点,而各个设备的机壳又都以地为参考点。这种接地结构能够提供较低的接地阻抗,因为多点接地时,每条地线可以很短,而且多根导线并联能够降低接地导体的总电感。在高频电路中必须使用多点接地,并且要求每根接地线的长度小于信号波长的1/200。

3)混合接地既包含了单点接地的特性,又包含了多点接地的特性。例如,系统内的电源需要单点接地,而射频信号又要求多点接地,这时就可以采用混合接地。

根据接地要求,接地又分以下几种。

1)安全接地使用交流电的设备必须通过黄绿色安全地线接地,否则当设备内的电源与机壳之间的绝缘电阻变小时,会导致电击伤害。

相关阅读

三端稳压器的判别方法

78系列和79系列的工作原理如图1所示,内部可等效为图2所示电路进行测试判别。 用万用表 R×10档判别,根据测试结果对照表格可确定78、79系列及各引脚。...
2023-03-21
三端稳压器的判别方法

你知道变频器工作原理与应用吗?

1.变频器工作原理简介 变频器是通过 改变电动机工作电源频率方式 来控制交流电动机的电力控制设备,如图1所示,主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单...
2023-06-13
你知道变频器工作原理与应用吗?

机电安装工程常识范例 图文并茂

机电安装是一个讲究美观的工作,它要求总体布局合理美观、状态标识清晰准确、设备运行安全稳定;机电安装也是一个讲究细节的工作,它于细微处见功力:支架管件安装标高一致,...
2023-06-11
机电安装工程常识范例 图文并茂

快看这些电气工程精华图,老师傅看了都说全面!

今天小编为大家整理了一些各类电气控制接线图、电子元件工作原理图,还有可控硅整流电路及负反馈调速装置原理等等,希望对大家的工作有所帮助,一起来了解一下吧。 1 可控硅调...
2023-06-11

电工题库,第二季,填空题和判断题,带答案

一、填空 1、低压试电笔使用的电压范围是(60-500V)。 2、电器按工作电压高低可分为(低压电器)和(高压电器)。 3、在直流电路中,电感可以看做(短路),电容可以看做(开路)...
2023-04-01
电工题库,第二季,填空题和判断题,带答案

热销商品

橡胶垫片螺丝防水平垫减震垫耐油耐磨密封圈黑色定做垫圈厂家现货

本厂专业生产黑色橡胶垫片、螺丝防水平垫、减震垫及耐油耐磨密封圈,采用优质橡胶材料,具备优异的耐油性、耐磨性和抗老化性能,广泛应用于机械、汽车、管道及电气设备...
1.28

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
0.4

安全帽工地男ABS建筑工地加厚施工电工透气盔国标领导监理定制

这款ABS材质安全帽专为建筑工地、电力施工等高风险环境设计,采用加厚高强度工程塑料,抗冲击性能优异,符合国家标准(GB 2811-2019),有效保障头部安全。帽壳结构坚固,内衬...
7.57

欧普led筒灯3w孔灯超薄桶灯吊顶天花灯过道嵌入式洞灯客厅5w

欧普LED筒灯是一款高品质嵌入式照明产品,适用于客厅、过道、吊顶等多种场景。采用优质LED光源,提供3W和5W两种功率选择,光线柔和均匀,显色指数高,有效还原真实色彩。超...
10.2

消防手电筒强光可充电出租屋户外便捷宾馆酒店客房应急逃生手电筒

这款消防手电筒强光可充电,专为出租屋、宾馆、酒店等场所设计,具备高亮度LED灯珠,照明距离远、穿透力强,紧急情况下可迅速照亮逃生路径。内置大容量锂电池,支持USB充电...
3.83

网站栏目