精选变频器的干扰处理.docx
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精选变频器的干扰处理
变频器控制的大型电机电机线圈温度在变频运行时，发生温度跳变，如何解决
1、普通电机采用变频调速不能低于15HZ，
2、如果温度在正常范围55度以内，就无所谓。
3、温度异常，变频器的输出端需要增加电抗器。
滤波作用。
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oicqlty
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2005-7-108:
52:
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支持（120）| 反对（113）
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虾米，再帮帮
主要是现在温度跳变，怎么让他稳定下来？
一般来说，跳变是不应该的。
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zhangpeng
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2005-7-1013:
46:
00
支持（111）| 反对（100）
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温度表有问题，温度不可能跳变
温度表有问题，温度不可能跳变。
任何物体温度的变化都有过程。
温度自身具有滞后性能
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工程师
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2005-7-1014:
10:
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支持（122）| 反对（107）
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变频器对温度计的干扰造成的跳变
赞成!
变频器对温度计的干扰造成的跳变.不是电机温度的跳变。
建议采用水银温度计测量。
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oicqlty
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2005-7-1015:
16:
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支持（114）| 反对（104）
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水银温度计？
怎么测量啊，老大。
那些热电阻可是埋在电机线圈里面的啊？
从跟踪的趋势上看，是变频干扰造成的。
我是在问，有什么好办法解决这些干扰。
不要瞎说啊
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tangfei
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2005-7-127:
36:
00
支持（144）| 反对（118）
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两种方法
1、变频器和电机接地，最好输出采用电抗器
2、测量设备能够加权平均
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1234
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2007-4-249:
12:
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低于工频温度调变换变频电机
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111
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2009-7-1310:
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解决干扰问题有2个途径,一是温度信号电缆用带屏蔽线,二是在变频器输出侧加输出电抗器或者滤波器.注意变频器和电机都需要接地
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付俊锋
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2009-11-1113:
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把热电阻加装变送器使其输出4-20ma信号再送到仪表
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燕磊
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2009-12-2610:
26:
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支持（21）| 反对（18）
加个隔离器看看！
如何消除变频器运行对温度模拟信号的干扰？
用PLC－cpu224的0－5V温度输入，控制变频器，进而控制电机的转速，以达到控制温度的目的。
现在出现一个问题，变频器运行时，温度传感器送来的模拟量信号很不稳定，且数值不是实际的温度值。
分析是因为变频器运行产生的干扰信号，使得温度模拟信号被干扰。
现在，想请教大家，如果现场设备已经安装就位，有没有简便可行的抗干扰方法？
多谢各位！
！
使用隔离端子，电容，压敏电阻试试。
用信号隔离器试试看，电缆用屏蔽的那种。
模拟量模块的地线一定要可靠接地.传感器的信号线一定要用信号屏蔽线,两端都接地,也可以在一端加一个小电容后再接地.这样一般都会有较好的效果.
如果不行,变频器的接地也要检查,并且电机的地线要和变频器的接地线直连,应该就没问题了.
变频器的选用及故障干扰处理
有兴趣的大家可以看看！
1 变频器的合理选用
选用变频器的类型，按照生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩的要求，决定选用那种控制方式的变频器最合适。
所谓合适是既要好用，又要经济，以满足工艺和生产的基本条件和要求。
1.1需要控制的电机及变频器自身
（1）电机的极数。
一般电机极数以不多于４极为宜，否则变频器容量就要适当加大。
（2）转矩特性、临界转矩、加速转矩。
在同等电机功率情况下，相对于高过载转矩模式，变频器规格可以降额选取。
（3）电磁兼容性。
为减少主电源干扰，使用时可在中间电路或变频器输入电路中增加电抗器，或安装前置隔离变压器。
一般当电机与变频器距离超过50ｍ时，应在它们中间串入电抗器、滤波器或采用屏蔽防护电缆。
表１为不同类型变频器的主要性能、应用场合；表２为常见输送设备的负载特性和负载转矩特性，可供变频器选型时参考。
1.2变频器功率的选用
系统效率等于变频器效率与电动机效率的乘积，只有两者都处在较高的效率下工作时，则系统效率才较高。
从效率角度出发，在选用变频器功率时，要注意以下几点：
（1）变频器功率值与电动机功率值相当时最合适，以利变频器在高的效率值下运转。
（2）在变频器的功率分级与电动机功率分级不相同时，则变频器的功率要尽可能接近电动机的功率，但应略大于电动机的功率。
（3）当电动机属频繁起动、制动工作或处于重载起动且较频繁工作时，可选取大一级的变频器，以利用变频器长期、安全地运行。
（4）经测试，电动机实际功率确实有富余，可以考虑选用功率小于电动机功率的变频器，但要注意瞬时峰值电流是否会造成过电流保护动作。
（5）当变频器与电动机功率不相同时，则必须相应调整节能程序的设置，以利达到较高的节能效果。
1.3变频器箱体结构的选用
变频器的箱体结构要与环境条件相适应，即必须考虑温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素。
常见有下列几种结构类型可供用户选用：
（1）敞开型ＩＰ００型本身无机箱，适用装在电控箱内或电气室内的屏、盘、架上，尤其是多台变频器集中使用时，选用这种型式较好，但环境条件要求较高；
（2）封闭型ＩＰ２０型适用一般用途，可有少量粉尘或少许温度、湿度的场合；
（3）密封型ＩＰ４５型适用工业现场条件较差的环境；
（4）密闭型ＩＰ６５型适用环境条件差，有水、尘及一定腐蚀性气体的场合。
1.4变频器容量的确定
合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。
根据现有资料和经验，比较简便的方法有三种：
（1）电机实际功率确定发。
首先测定电机的实际功率，以此来选用变频器的容量。
（2）公式法。
设安全系数取1.05，则变频器的容量Pb为：
Pb＝1.05Pm／ｈｍ×cosy（kW），式中，Pm为电机负载；hm为电机功率。
计算出Pb后，按变频器产品目录选具体规格。
当一台变频器用于多台电机时，应满足：
至少要考虑一台电动机启动电流的影响，以避免变频器过流跳闸。
（3）电机额定电流法变频器。
变频器容量选定过程，实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程，最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少，通常都是设备所选能力偏大，而实际需要的能力小，因此按电机的实际功率选择变频器是合理的，避免选用的变频器过大，使投资增大。
对于轻负载类，变频器电流一般应按1.1IN（IN为电动机额定电流）来选择，或按厂家在产品中标明的与变频器的输出功率额定值相配套的最大电机功率来选择。
1.5主电源
（1）电源电压及波动。
应特别注意与变频器低电压保护整定值相适应（出厂时一般设定为0.8～0.9UN），因为在实际使用中，电网电压偏低的可能性较大。
（2）主电源频率波动和谐波干扰。
这方面的干扰会增加变频器系统的热损耗，导致噪声增加，输出降低。
（3）变频器和电机在工作时，自身的功率消耗。
在进行系统主电源供电设计时，两者的功率消耗因素都应考虑进去。
2 抗干扰
变频器由主回路和控制回路两大部分组成，由于主回路的非线性（进行开关动作），变频器本身就是谐波干扰源，所以对电源侧和输出侧的设备会产生影响。
与主回路相比，变频器的控制回路却是小能量、弱信号回路，极易遭受其它装置产生的干扰。
因此，变频器在安装使用时，必须对控制回路采取抗干扰措施。
2.1变频器的基本控制回路
同外部进行信号交流的基本回路有模拟与数字两种：
①４～２０ｍＡ电流信号回路（模拟）；１～５Ｖ／０～５Ｖ电压信号回路（模拟）。
②开关信号回路，变频器的开停指令、正反转指令等（数字）。
外部控制指令信号通过上述基本回路导入变频器，同时干扰源也在其回路上产生干扰电势，以控制电缆为媒体入侵变频器。
2.2干扰的基本类型及抗干扰措施。
（1）静电耦合干扰：
指控制电缆与周围电气回路的静电容耦合，在电缆中产生的电势。
措施：
加大与干扰源电缆的距离，达到导体直径４０倍以上时，干扰程度就不大明显。
在两电缆间设置屏蔽导体，再将屏蔽导体接地。
（2）静电感应干扰：
指周围电气回路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。
措施：
一般将控制电缆与主回路电缆或其它动力电缆分离铺设，分离距离通常在３０ｃｍ以上（最低为１０ｃｍ），分离困难时，将控制电缆穿过铁管铺设。
将控制导体绞合，绞合间距越小，铺设的路线越短，抗干扰效果越好。
（3）电波干扰：
指控制电缆成为天线，由外来电波在电缆中产生电势。
措施：
同（１）和（２）所述。
必要时将变频器放入铁箱内进行电波屏蔽，屏蔽用的铁箱要接地。
（4）接触不良干扰：
指变频器控制电缆的电接点及继电器触电接触不良，电阻发生变化产生的干扰。
措施：
对继电器触点接触不良，采用并联触点或镀金触点继电器或选用密封式继电器。
对电缆连接点应定期做拧紧加固处理。
（5）电源线传导干扰：
指各种电气设备从同一电源系统获得供电时，由其它设备在电源系统直接产生电势。
措施：
变频器的控制电源由另外系统供电；在控制电源的输入侧装设线路滤波器；装设绝缘变压器，且屏蔽接地。
（6）接地干扰：
指机体接地和信号接地。
对于弱电压电流回路及任何不合理的接地均可诱发的各种意想不到的干扰，比如设置两个以上接地点，接地处会产生电位差，产生干扰。
措施：
速度给定的控制电缆取１点接地，接地线不作为信号的通路使用。
电缆的接地在变频器侧进行，使用专设的接地端子，不与其它接地端子共用。
并尽量减少接地端子引接点的电阻，一般不大于100Ω。
2.3其它注意事项
（1）装有变频器的控制柜，应尽量远离大容量变压器和电动机。
其控制电缆线路也应避开这些漏磁通大的设备。
（2）弱电压电流控制电缆不要接近易产生电弧的断路器和接触器。
（3）控制电缆建议采用1.25mm2或2 mm2屏蔽绞合绝缘电缆。
（4）屏蔽电缆的屏蔽要连续到电缆导体同样长。
电缆在端子箱中连接时，屏蔽端子要互相连接。
3 故障分析及排除
3.1变频器的主要故障原因及预防措施
（1）安装环境
<1>对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施。
<2>应对控制板进行防腐防尘处理，并尽量采用封闭式结构。
<3>应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
除上述３点外，定期检查变频器的空气滤请器及冷却风扇也是非常必要的。
对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低而不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。
（2）电源异常
电源异常表现为各种形式，但大致分以下３种，即：
缺相、低电压、停电。
<1>如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为 防止这些设备投入时造成的电压降低，硬是变频器供电系统分离，减小相互影响。
<2>对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适规格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。
变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流。
<3>对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。
二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。
3.2 变频器本身的故障自诊断及预防功能
如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”，“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。
该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。
此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：
①对自由停车过程中的电机进行再起动；
②对内部故障自动复位并保持连续运行；
③负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Ｔｒｉｐ；
④能够对机械系统的异常转矩进行检测。
3.3 变频器对周边设备的影响及故障防范
变频器的安装使用也将对其他设备产生影响。
（1）电源高次谐波
由于目前的变频器几乎都采用ＰＷＭ控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施。
<1>采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离。
<2>在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量。
对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量。
对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。
此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：
①对电机进行强冷通风或提高电机规格等级。
②更换变频专用电机。
③限定运行范围，避开低速区。
（2）高频开关形成的尖峰电压对电机绝缘不利
在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。
这些高次谐波冲击电压将使电动机绕组的绝缘强度降低，尤其以ＰＷＭ控制型变频器更为明显，应采取以下措施。
<1>尽量缩短变频器到电机的配线距离。
<2>采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理。
<3>对ＰＷＭ型变频器应尽量在电机输入侧加滤波器。
高压变频器及其在电厂中的应用
高压变频器及其在电厂中的应用
作者：
河北省电力试验研究所岳国良齐玉锋张建忠
20世纪90年代，交流变频调速技术及装置在我国有了突飞猛进的发展，由于变频调速在频率范围、动态响应、低频转矩、转差补偿、功率因数、工作效率等方面是以往的交流调速方式无法相比的，因此在众多行业有了广泛的应用，并且在节约能源、改善工艺、进步生产效率等方面发挥了巨大作用，取得了巨大经济效益。
但是，变频调速技术在电力系统尤其在火力发电厂中的应用还非常有限。
随着电力行业改革的不断深化，厂网分开、竞价上网等政策的不断实施，降低厂用电率，降低发电本钱进步电价的竞争力，成为各火力发电厂追求的目标，也为交流变频调速技术的推广应用提供了广阔的空间。
当前，阻碍变频调速技术在高压大容量传动中推广应用的主要困难有两个：
一是我国火力发电厂中大功率电动机供电电压高（3～10kV），而变频器开关器件的耐压水平较低，造成电压匹配上的困难；二是高压大容量变频调速技术技术含量高、难度大、本钱也高，但一般风机水泵等节能用调速装置都要求低投进高回报，从而造成经济效益上的困难。
这两个世界性困难阻碍了高压大容量变频调速技术的推广应用，因此如何解决高压供电和用高技术生产出低本钱的变频器是当前世界各国相关行业的竞争热门。
1高压变频器的发展概况
目前美国罗宾康（ROBICON）公司、AB公司，瑞典ABB公司及德国西门子等公司的高压变频器产品采用不同措施较成功地解决了高耐压、大容量这一困难。
各公司采用的技术不尽相同，但回纳起来主要有两种：
一是采用多重化技术，再就是采用新开发的高耐压功率器件。
现以比较有代表性的两种产品加以先容。
1.1多重化技术的应用
以美国罗宾康公司的HARMONY系列变频器为代表，包括我国北京先行和凯奇两家公司的产品均采用了多重化技术。
所谓多重化技术就是每相由几个低压PWM功率单元串接组成，各功率单元由一个多绕组的隔离变压器供电，以高速微处理机和光导纤维实现控制和通讯。
该技术从根本上解决了一般6脉冲和12脉冲变频器产生的谐波题目，可实现完美无谐波变频。
其基本原理如下：
图1多重化变频器拓扑图
图1为6kV高压大容量变频器的拓扑图，它是由多个低压功率单元串联而成，由低压PWM变频单元叠加达到高压输出的目的。
图2为变频器的结构原理图，各个功率单元由输进隔离变压器的二次隔离线圈分别供电，每个功率单元额定电压为690V，每相5个单元串联，因此相电压为3.45kV，所对应的线电压为6kV（当每相4个功率单元，每个单元额定电压为480V，输出线电压为3.3kV）。
给功率单元供电的二次线圈在绕制时互相存在一个12°（电角度）的相位差，实现输进多重化，因此可形成相当于30脉冲的整流由于多重化可消除各单元产生的大多数谐波，对电网的污染可降到很低，并且谐波无功造成的功率因数降低减到最小，在整个负荷范围内网侧功率因数均可保持在0.95以上，不需要配备改善功率因数的电容器。
图2多重化变频器结构图
图3为低压功率单元的结构原理图，它是由低压IGBT构成的三相输进单相输出的脉宽调制型（PWM）变频器，电压输出0～690V可调和频率0～120Hz可调。
其输出电压为三电平即1，0，－1，每相5个单元叠加就可产生11种不同的电压等级（±5，±4，±3，±2，±1，0）。
因此线电压即可形成23脉冲的电压波形，谐波极大减少。
变频器输出电压非常接近正弦波形，大大降低了du／dt脉动对电动机绕组的冲击，减少了电动机的谐波损耗，电机可不降低额定容量使用，同时对电缆的尽缘也无特殊要求。
图3功率单元结构原理图
表1多重化变频器与三电平变频器输出谐波含有率对比表%
表1所列数据为采用多重化技术和一般三电平技术变频器的输出谐波比较，可见采用多重化技术的变频器19次以下的谐波几乎完全消除，所以不需任何输出滤波器，从本质上就能提供正弦波电压输出，而且即使在低速时也能保持很好的输出正弦波形，不需配置输出滤波器，因此消除了因谐波造成的电机振动、噪音和温升等题目。
由于谐波大为减少，由谐波引起的电动机功率因数和效率的损失也大为减少，所以变频部分效率高达98%以上，包括输进隔离变压器在内的整个变频系统的效率也高达96%以上。
该类型变频器适合于高—高方式，由于采用低压功率器件，所以工作可靠，并且谐波含量极低，对电网影响小，适合于功率在1MW以上的电厂辅机应用。
其缺点是造价昂贵，占用空间大，安装较困难，不过罗宾康公司已经研制出新一代的小型变频器，这一矛盾有看解决。
1.2高耐压开关器件的应用
变频器中常用的开关器件多为IGBT、GTR、GTO等，由于制造水平及原材料的原因，使这些器件的耐压很难达到直接应用于6kV的电压，因此很多国家的企业开始研制开发新材料及新的高耐压器件。
最近几年来ABB公司与三菱公司合作开发的IGCT（ETO），西门子研制的HV—IGBT等耐压可达4.5kV。
西门子、ABB公司、GE公司和Cegelec公司等分别采用专门研制的高耐压开关器件并以传统的交流变频器结构研制开发了自己的高压变频器。
现以有代表性的西门子公司产品SIMOVERTMV系列为例进行扼要先容SIMOVERTMV系列变频器采用传统的交—直—交变频器结构，整流部分采用12脉冲或24脉冲二极管整流器，逆变部分采用三电平PWM逆变器。
图4为SIMOVERTMV系列变频器的原理结构图。
由图4可以看出，该系列变频器采用传统的电压型变频器结构，通过采用耐压较高的HV—IGBT模块，使得串联器件数减少为12个，随着元件数目的减少，本钱降低，方案变得简洁，从而使柜体尺寸更小，可靠性更高。
图4SIMOVERTMV系列变频器的原理结构图
由于变频器的整流部分是非线性的，会产生高次谐波，此高次谐波将使电网的电压和电流波形发生畸变，对电网造成污染。
图4所示的SIMOVERTMV系列变频器的12脉冲整流原理接线图中，三相桥式整流相当于六相整流，现将两组三相桥式整流电路用整流变压器联系起来，其低级绕组结成三角形，次级绕组一组结成三角形，一组结成星形，得到DycDdo的连接组别，整流变压器次级2个绕组的线电压相同，但2个绕组的线电压相位相差30°，这样5次、7次谐波在变压器的低级将会有180°的相移，因而能够相互抵消，同样17、19次也相互抵消。
这样经过2个整流桥的串联叠加后，即可得到12波头的整流输出波形，比6个波头更平滑，并且每桥的整流二极管耐压降低一半。
采用12相整流电路减少了特征谐波含量，由于N＝KP±1（P为整流相数，K为自然数，N为特征谐波的次数），所以网侧特征谐波只有11、13、23、25等。
同理采用24脉冲整流电路网侧谐波被更进一步抑制。
两种选择方案均可使输进功率因数在整个功率范围内保证在0.95以上，不需功率因数补偿电容器。
SIMOVERTMV系列变频器的逆变部分采用传统的三电平方式，所以不可避免地会产生比较大的谐波分量，这是三电平逆变方式所固有的。
因此SIMOVERTMV系列变频器的输出侧需要配置输出滤波器才能用于通用的电动机，否则必须配用西门子的专用电动机。
同样由于谐波的影响，电动机的功率因数和工作效率都会受到一定的影响，只有在额定运行点处才能达到最佳的工作状态，随着转速的降低，工作效率和功率因数都会相应降低。
这是该类型高压变频器的缺点所在，因而限制了其应用。
另外，SIMOVERTMV系列变频器的一个特色是可以提供有源前端（AFE），AFE也采用三电平技术，因而可以实现电动机的4象限传动方案，即可以进行双向电动和能量反馈制动运行。
如图5所示为有源前真个整流器，由于AFE反并联了12个反馈二极管，因此可提供直流环节富余能量回馈电网的通路。
有源前真个引进为该系列变频器在交流传动的应用提供了较大的空间。
图5有源前端（AFE）原理图
两种类型的高压变频器各有优缺点，多重化变频器能够提供无谐波的变频，在对谐波要求比较严格的电力系统有着比较大的应用远景，但其缺点目前来说是比较明显的，即变频器体积大，安装不便，造价高，这成为影响其推广使用的一大困难。
采用高耐压开关器件的变频器体积小，可靠性相对较高，但不可否认的是其比较严重的谐波污染及对电动机的特殊要求，若考虑输出滤波器的因素，其造价也不低。
所以在应用过程中应根据实际需求选用性能价格比较高的变频器。
2变频器在6kV供电系统中的使用方式
由于整套系统的要求各不相同，各地所用电动机的额定电压、额定功率也就不同，所以选用的变频器和整个系统的组成方式也各不相同。
为了很好地满足系统的需求，应该根据实际情况选用性能价格比较好的变频器和系统组成方式。
对于6kV供电系统，变频器的应用有如下几种方式。
2.1高—高方式
用额定电压为6kV的高压PWM电压型变频器直接驱动电机，实现变频调速。
此种方式整体效率高，当电厂辅机电机容量在1MW时应用较合适。
当电机容量较小时（小于700kW），相当于“大马拉小车”，再采用6kV高压变频器，价格就显得比较高了。
2.2高—低—高方式
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