變頻器使用中產(chǎn)生的電磁兼容問題和奇怪現(xiàn)象

交流變頻器的誕生為工業(yè)自動化控制、電機(jī)節(jié)能帶來了革新。工業(yè)生產(chǎn)中幾乎離不開變頻器，即使在日常生活中，電梯、變頻空調(diào)也成為不可缺少的部分，變頻器已經(jīng)開始滲入到生產(chǎn)、生活的各個角落。然而，變頻器也帶來了許多****困擾，典型的現(xiàn)象包括：

　　變頻器工作時，繼電保護(hù)器誤動作;

　　變頻器工作時，PLC工作異常、儀表讀數(shù)錯誤;

　　工廠安裝了變頻器后，無功補償電容不能投切或者燒毀;

　　工廠安裝了變頻器后，原來的配電系統(tǒng)不再滿足要求，電纜、變壓器過熱，配電盤跳閘，變壓器噪聲增加;

　　變頻器驅(qū)動的電機(jī)，發(fā)熱嚴(yán)重、噪聲增加;

　　變頻器驅(qū)動的電機(jī)，絕緣容易損壞，軸承容易損壞。

　　變頻器之所以帶來這些問題，是由變頻器的工作原理所決定的。變頻器主要由兩部分組成：整流器和逆變器，整流器和逆變器是導(dǎo)致上述現(xiàn)象的根本原因。整流器工作時產(chǎn)生諧波電流，這在前面已經(jīng)進(jìn)行了充分的討論。逆變器對直流電壓進(jìn)行控制，產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)波，PWM電壓波形是電磁干擾和損傷電機(jī)的根本原因，如圖1所示。

圖1 變頻器產(chǎn)生電磁兼容問題的原因

　　現(xiàn)代變頻器的體積更小，效率更高。然而，伴隨著這些技術(shù)進(jìn)步，上述的一些問題也越來越嚴(yán)重。之所以出現(xiàn)這樣的情況，是因為現(xiàn)代變頻器中使用了高性能的IGBT作為輸出電路的開關(guān)器件，這種器件的開關(guān)速度非?？?，使PWM波形的上升沿與下降沿很短。根據(jù)付立業(yè)分析，脈沖的上升沿越短，則意味著脈沖中所包含的高頻成份越豐富。高頻成份豐富，意味著會有更多的機(jī)會產(chǎn)生電磁輻射與電磁耦合。另外，PWM更短的上升沿時間，也會對電機(jī)產(chǎn)生更嚴(yán)重的損傷。

　　變頻器的導(dǎo)致電磁兼容問題和電能質(zhì)量問題的根本原因如表1所示。

　　表1 變頻器導(dǎo)致電磁兼容問題的機(jī)理和現(xiàn)象

　　由于變頻器工作時產(chǎn)生了很多電磁兼容和電能質(zhì)量問題，因此，在使用變頻器時，要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小這些電磁兼容和電能質(zhì)量問題可能。航天科工集團(tuán)二院706所，憑??對變頻器所關(guān)聯(lián)的電磁兼容問題的深入研究，開發(fā)了系列產(chǎn)品，能夠解決變頻器帶來的各種電磁兼容和電能質(zhì)量問題。針對變頻器的各種潛在危害，可以選用的產(chǎn)品如表2所示。

　　表2：針對變頻器各種危害可以采取的措施