在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中,隨著變頻器等電力電子裝置的廣泛使用,系統(tǒng)的電磁干擾(EMI)日益嚴重,相應的抗干擾設計技術(shù)(即電磁兼容EMC)已經(jīng)變得越來越重要。變頻器系統(tǒng)的干擾有時能直接造成系統(tǒng)的硬件損壞,有時雖不能損壞系統(tǒng)的硬件,但常使微處理器的系統(tǒng)程序運行失控,導致控制失靈,從而造成設備和生產(chǎn)事故。因此,如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動化裝置研制和應用中不可忽視的重要內(nèi)容,也是計算機控制技術(shù)應用和推廣的關(guān)鍵之一。談到變頻器的抗干擾問題,首先要了解干擾的來源、傳播方式,然后再針對這些干擾采取不同的措施。
變頻器故障及處理方法
一、變頻器干擾的來源
首先是來自外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網(wǎng)中存在大量諧波源如各種整流設備、交直流互換設備、電子電壓調(diào)整設備,非線性負載及照明設備等。這些負荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變,從而對電網(wǎng)中其它設備產(chǎn)生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后若不加處理,電網(wǎng)噪聲就會通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源的干擾對變頻器主要有(1)過壓、欠壓、瞬時掉電(2)浪涌、跌落(3)尖峰電壓脈沖(4)射頻干擾。
1、晶閘管換流設備對變頻器的干擾
當供電網(wǎng)絡內(nèi)有容量較大的晶閘管換流設備時,由于晶閘管總是在每相半周期內(nèi)的部分時間內(nèi)導通,容易使網(wǎng)絡電壓出現(xiàn)凹口,波形嚴重失真。它使變頻器輸入側(cè)的整流電路有可能因出現(xiàn)較大的反向回復電壓而受到損害,從而導致輸入回路擊穿而燒毀。
2、電力補償電容對變頻器的干擾
電力部門對用電單位的功率因數(shù)有一定的要求,為此,許多用戶都在變電所采用集中電容補償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)。在補償電容投入或切出的暫態(tài)過程中,網(wǎng)絡電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值,其結(jié)果是可能使變頻器的整流二極管因承受過高的反向電壓而擊穿。
其次是變頻器自身對外部的干擾。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負載,它所產(chǎn)生的諧波對同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設備產(chǎn)生諧波干擾。另外變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù),當工作于開關(guān)模式且作高速切換時,產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此變頻器對系統(tǒng)內(nèi)其它的電子、電氣設備來說是一電磁干擾源。
變頻器的輸入和輸出電流中,都含有很多高次諧波成分。除了能構(gòu)成電源無功損耗的較低次諧波外,還有許多頻率很高的諧波成分。它們將以各種方式把自己的能量傳播出去,形成對變頻器本身和其它設備的干擾信號。