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变频器电磁干扰的原因?变频器电磁干扰解决方案

2021-1-27 16:23| 编辑:电工学习网| 查看: 3290| 评论: 0

控制VFD的排放非常具有挑战性。VFD效率是以EMI性能为代价的。试图控制VFD驱动器的EMI性能通常会降低效率并增加发热量。将过滤器组件放置在输出上可能会影响操作。放置过多的电容或电感会改变电压-电流关系并影响电机运行。这可能使其无效或产生过多热量并过早损坏或破坏固态驱动器或电机。大多数情况下,过滤和屏蔽电缆的组合是必要的。诸如切换驱动频率的其他方法可以将产生的谐波转移到它们满足期望极限的位置。

VFD的副产品是电磁(EM)辐射。在许多工业应用中,典型的EM辐射量导致其他设备的问题很少;然而,在诸如HVAC的美国商业应用中,EMC(电磁兼容性)水平由FCC(联邦通信委员会)的第15部分规定。根据IEC61800-3,欧盟已针对大多数环境(包括工业)定义了EMC限制。制造商为不同级别的EMC提供各种解决方案,从具有完全集成滤波器的驱动器到在驱动器与其电源之间串联连接的完全独立的滤波器。

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我想你会(hui)(hui)得到两个不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)答案,这(zhei)个问(wen)(wen)题(ti)(ti)涉及EMI的(de)(de)(de)辐射和对EMI的(de)(de)(de)免疫(yi)力。我不(bu)(bu)确(que)定你最(zui)感兴趣的(de)(de)(de)是(shi)(shi)什么。两者(zhe)都有(you)标准,具体取决于应用。欧(ou)洲工业辐射标准比北美标准更严(yan)格(ge)。美国的(de)(de)(de)住(zhu)宅标准是(shi)(shi)辐射最(zui)严(yan)格(ge)和最(zui)难达(da)到的(de)(de)(de)标准。免疫(yi)性也会(hui)(hui)有(you)所不(bu)(bu)同(tong),但大多(duo)数基础VFD的(de)(de)(de)设计都具有(you)相(xiang)当的(de)(de)(de)弹性,就EMI抗扰性而言。从我的(de)(de)(de)角度来(lai)看,VFD安(an)装的(de)(de)(de)最(zui)大问(wen)(wen)题(ti)(ti)是(shi)(shi)布线(xian)EMI辐射。必须(xu)非常小心,确(que)保(bao)电源线(xian)与控制线(xian)分离或(huo)绝缘。存在世界各地的(de)(de)(de)标准以防止干(gan)扰问(wen)(wen)题(ti)(ti),但即使过于谨(jin)慎,谨(jin)慎也是(shi)(shi)合理的(de)(de)(de)。电缆会(hui)(hui)辐射,控制线(xian)如果在附近(jin)就会(hui)(hui)捡起(qi)来(lai)。这(zhei)个问(wen)(wen)题(ti)(ti)当然(ran)不(bu)(bu)是(shi)(shi)新问(wen)(wen)题(ti)(ti),而且有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)记录。

电磁干扰(EMI),也称为电噪声,是电气电子设备产生的不需要的信号。EMIVFD问题的范围可以从损坏的数据传输到电动机驱动器损坏。使用IGBT开关进行电机频率控制的现代VFD由于其高开关速度而非常高效。不幸的是,高速开关还导致产生更高的EMI。典型的噪声抑制解决方案包括确保所有组件均适当接地;使用屏蔽电源线将变频器连接到电机,并正确地将屏蔽连接到驱动器和电机接地位置;使用内置或外置EMI滤波器;使用扭曲控制线路引线提供平衡电容耦合;并分别运行电源和控制接线。

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电磁(ci)干扰可能是最容易(yi)通过增加系(xi)统之间的距离(li)来缓(huan)解。滤波器和铁氧体磁(ci)芯可用于进一(yi)步协助此问(wen)题(ti)。

正确或足够大小的电源是关键,因为如果上游变压器对于驱动器而言太大,则阻抗将太低而导致许多问题。精心设计的接地系统有助于减轻噪音。隔离变压器或输入线电抗器的使用,以及附图中所示的EMI和RF滤波器,对于解决与VFD相关的干扰至关重要。隔离变压器(传输噪声降低10比1)或输入线路电抗器可减轻电源线干扰,减少交流驱动器引起的电力线谐波,从而影响在同一电源上运行的其他设备。输入EMI滤波器可降低交流变(bian)频器输入侧的电磁干扰或噪声。它们符合CE标准,建议用于易受电磁干扰影响的设备。当安装在VFD的输入和/或输出侧时,RF滤波器可降低射频干扰或噪声。

解(jie)决EMI问(wen)题的最佳方(fang)法(fa)是(shi)应用推荐(jian)的安(an)装(zhuang)实(shi)践。例如,这包(bao)括确定EMC区域,确定使用哪种类型的电缆(屏蔽VFD电缆)以及如何布线(适当分(fen)离)和(he)接地。只有在使用适当的EMC安(an)装(zhuang)指南后,我们才建议提供过滤器和(he)其他(ta)干(gan)扰抑制措(cuo)施(shi),以实(shi)现更(geng)多抑制。

大多(duo)数的(de)(de)VFD是(shi)在驱(qu)动(dong)器的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)磁(ci)干扰(EMI),不影响(xiang)局部(bu)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)气设(she)备在任何显(xian)著方式的(de)(de)工业(ye)环境中(zhong)(zhong)使(shi)用。在敏感环境中(zhong)(zhong),用户可能(neng)会(hui)发现(xian)实施某种(zhong)形(xing)(xing)式的(de)(de)EMI缓(huan)解(jie)是(shi)明(ming)智的(de)(de)。EMI分为(wei)(wei)两(liang)部(bu)分;传导(dao)和辐(fu)射噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng)。当驱(qu)动(dong)器的(de)(de)输出(chu)波形(xing)(xing)将电(dian)(dian)(dian)机引线转换为(wei)(wei)大型(xing)天线时(shi),会(hui)产生辐(fu)射噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng)。这种(zhong)类型(xing)的(de)(de)噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng)会(hui)影响(xiang)靠近电(dian)(dian)(dian)机引线的(de)(de)设(she)备。始终建议最小(xiao)化电(dian)(dian)(dian)机引线长度以限制(zhi)辐(fu)射噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng)。此(ci)外,降低(di)驱(qu)动(dong)器的(de)(de)载波频(pin)率(lv)有(you)助于减(jian)少(shao)辐(fu)射噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng)量。为(wei)(wei)了完全消除辐(fu)射噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng),可以使(shi)用铠装(zhuang)/屏(ping)蔽电(dian)(dian)(dian)缆或接地金属导(dao)管。当变压器为(wei)(wei)驱(qu)动(dong)器所需的(de)(de)高频(pin)开关提供电(dian)(dian)(dian)流以产生其(qi)输出(chu)波形(xing)(xing)时(shi),驱(qu)动(dong)器会(hui)产生传导(dao)噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)(sheng)(sheng)。这些(xie)高频(pin)电(dian)(dian)(dian)流会(hui)对同(tong)一电(dian)(dian)(dian)源上的(de)(de)设(she)备的(de)(de)运(yun)行产生负面影响(xiang)。降低(di)驱(qu)动(dong)器的(de)(de)载波频(pin)率(lv)会(hui)有(you)所帮助,但(dan)需要输入(ru)滤波才能(neng)显(xian)着降低(di)这些(xie)电(dian)(dian)(dian)流。低(di)成本解(jie)决方案包括使(shi)用铁氧体磁(ci)芯。

反(fan)馈(kui)设备上的(de)(de)(de)电(dian)(dian)磁干(gan)扰(rao)(通常(chang)称为(wei)(wei)“噪声(sheng)”)在运(yun)(yun)动(dong)系统(tong)中(zhong)可能非(fei)常(chang)不利。在运(yun)(yun)动(dong)系统(tong)中(zhong),驱(qu)(qu)动(dong)器(qi)试(shi)图根据其(qi)接收(shou)的(de)(de)(de)反(fan)馈(kui)来控制(zhi)其(qi)设定速度。噪音(yin)会改变(bian)您(nin)的(de)(de)(de)驱(qu)(qu)动(dong)器(qi)所(suo)获(huo)得的(de)(de)(de)反(fan)馈(kui)信号,并(bing)有(you)可能被视为(wei)(wei)您(nin)的(de)(de)(de)设备将(jiang)尝试(shi)纠(jiu)正的(de)(de)(de)移动(dong)。在大(da)多数(shu)运(yun)(yun)动(dong)系统(tong)中(zhong),几(ji)乎(hu)没有(you)出错的(de)(de)(de)余地(di)。为(wei)(wei)了最大(da)限度地(di)减少电(dian)(dian)磁干(gan)扰(rao)的(de)(de)(de)影响(xiang),您(nin)应(ying)确(que)保使用适当接地(di)的(de)(de)(de)屏(ping)蔽双绞线电(dian)(dian)缆作为(wei)(wei)反(fan)馈(kui)设备。另外,请记住,运(yun)(yun)动(dong)系统(tong)中(zhong)电(dian)(dian)磁干(gan)扰(rao)的(de)(de)(de)最常(chang)见(jian)原因是驱(qu)(qu)动(dong)器(qi)本身的(de)(de)(de)高(gao)(gao)压侧,因此尽量不要将(jiang)高(gao)(gao)压电(dian)(dian)机电(dian)(dian)缆和反(fan)馈(kui)电(dian)(dian)缆一起长距(ju)离(li)运(yun)(yun)行。

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避免EMI的最佳方法是在面板或机器设(she)计(ji)过程(cheng)中(zhong)使(shi)用良(liang)好(hao)的接(jie)线卫生。接(jie)地,电缆屏蔽(bi)和“电线连接(jie)”等问题都非(fei)常重要(yao)。无线电滤(lv)波(bo)器也可用于限制线路(lu)上的电源传导噪声,这是无线电噪声的最坏表现(xian)。直接(jie)从驱动器辐(fu)射(she)的噪声不是问题。


来自VFD的电子干扰可能会导致安装驱动器的区域中的其他设备出现问题,同时其他设备可能会出现问题为了正确操作驱动器。驱动器本身可以通过各种频率和幅度产生干扰。这可能会影响无线电通信,仪器仪表或其他设备或设备。通过仔细遵循布线和接地的最佳安装实践,可以大大减少应用中出现问题的可能性。制造商对电缆选择,接地和安装的建议对于获得良好结果至关重要。通常,每个布线类应尽可能彼此分开。驱动器的输入和输出接线不应彼此相邻放置,也应与控制电缆分开。正确安装的驱动器和电机之间的屏蔽电缆将有助于保持电缆内的噪声,然后噪声将具有回到电源的低阻抗路径。这将大大降低噪声进入其他电缆的可能性,并有助于防止噪声辐射到空气中。有时,来自VFD的噪声可能会返回到AC线路上并对网络上的其他设备造成干扰,或者甚至可能通过空气传播以干扰其他设备。在这种情况下,应用滤波器来抑制噪声可能是有用的。一些VFD可以作为过滤器形式的标准或可选特征提供这种保护。也可以提供或指定这种类型的电磁干扰/射频干扰滤波器,并将其应用于驱动器的输入以减轻噪声。

大多数VFD制造商都有两种类型的EMI:辐射发射和传导发射。大多数VFD制造商都在受保护和密封的金属柜或隔间内提供控制,这些金属柜或隔间已经过辐射和对外部EMI的抗扰度测试。通常,金属机柜设计用于限制EMI,并经过测试,符合各种IEC,IEEE或CE标准,以确定EMI的产生或易受影响。所有VFD都应该有一个证明其EMI等级的认证。对于通过电力导线从VFD导出的高频成分的传导发射,标准仍然适用,控制(zhi)系统旨在限制传导发射并进行测试以符合其中一个标准。通常,某些类型的滤波器将添加到控制电源连接中,以消除由于来自控制系统或半导体开关瞬变的EMI而在线路上出现的任何传导发射。这两种类型的排放的关键是确保VFD的设计符合EMI标准,并具有适当的标签,表明其符合这些标准。

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