变频器广泛应用对电力系统的影响

变频器广泛应用对电力系统的影响

沙博生

（连云港碱业有限公司江苏连云港222042）

摘要：随着科学技术的不断进步与发展，电力系统的可靠性得到明显提高。如何在电力系统中更好应用变频器，对于进一步保证电力系统的电力供应极为关键。在当前电力系统条件不断变化的今天，有必要对变频器的应用保持高度关注。本文探讨了变频器的主要干扰源，并从采用软件抗干扰等多个角度与方面，提出了抗电磁干扰的有效对策。

关键词：变频器；应用；电力系统；影响

1前言

得益于多项优势与特点，变频器在电力系统中得到了广泛应用。研究变频器应用电力系统的相关问题，对于优化电力系统的整体效果极为关键。本文从概述相关内容出发，分析了变频器的调试以及控制变频器的主要干扰源控制问题。

2概述

变频器是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置。主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。对变频原理进行分析，根据异步电动机输出转速：n=n1（1—s）=60f（1—s）/p，式中n1为同步转速r/min，f为电源频率Hz，p为磁极对数，s为异步电动机的转差率。由转速公式可以看出，只要设法改变三相交流电机的供电频率f，就能十分方便地改变了电机的转速n。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显，并具有软起动、软停止，简单可编程，易构成自控系统。所以在能源日益紧张的今天变频器的应用已非常广泛，如在电力、化工、机械、冶金等行业。但因变频器由电子元器件、计算机芯片等组成，易受外界的电气干扰，其输入输出侧的电压、电流含有丰富的高次谐波对电力系统其他电气设备产生干扰，如对计算机、自动控制装置、通信设备和无线电产生的干扰等都非常突出。因此，探讨解决变频器应用系统中的干扰问题很有必要。

3变频器的调试

3.1变频系统的考察

在对变频器进行调整之前，需要对需要调试的变频器的说明书以及相关资料进行仔细的研究，尤其是需要对其使用环境以及注意事项进行仔细的研究。此外，对变频器进行通电操作之前，需要仔细检查变频器是否存在故障的迹象，例如观察其输入端与输出端是否与说明书当中的描述存在一定的不一致。

3.2空载运行调试

在进行变频器的调试过程当中，变频器的空载运行调试是最重要的内容，所谓的空载运行调试是指不了解电动机，在无负荷的作用下进行变频器的调试，具体来说主要需要按照以下步骤进行变频器的调试：第一步，在变频器的输入端接上漏电保护装置，将其连接到电源之上，同时将接地端进行接地处理；第二步，对变频器的显示窗进行观察，查看其是否显示出厂设置，如果显示的结果存在异常现象，则需要立即进行复位处理，如果处理无效则需要立即联系厂商进行产品更换。第三步，对变频器的不同功能进行调试。

3.3带机空载运行调试

带机空载运行调试也是变频器调试的一个重要内容，在进行变频器的带机空载调试的过程当中需要遵循以下的基本步骤：第一步，对变频器的各项参数进行复位处理，所谓的复位处理是将变频器的相关参数恢复到出厂值；第二步，对变频器的功率以及相关的参数进行设置，从而确定变频器的实际工作电流；第三步，设定变频器的基础功率以及最大的输出功率；第四步，将变频器设置为自带键盘的曹祖模式，分别按不同的功能键对电动机进行检查；第五步，根据说明书的具体内容对电子热继电器的功能进行设定处理，在设置的过程当中必须要注意，热继电器的最大限制应该控制在变频器的限值之内，可以对保护设置值进行修改。

4变频器的主要干扰源

4.1谐波干扰

整流电路会产生谐波电流，这种谐波电流在供电系统的阻抗上产生电压降，导致电压波型发生畸变，这种畸变的电压对于许多电子设备形成干扰，常见的电压畸变是正弦波的顶部变平。谐波电流一定时，电压畸变在弱电源的情况下更加严重，这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰，而与设备与变频器之间的距离无关；

4.2射频传导发射干扰

由于负载电压为脉冲状，因此变频器从电网吸取电流也是脉冲状，这种脉冲电流中包含了大量的高頻成分，形成射频干扰，这种干扰的特征是会对使用同一个电网的设备形成干扰，而与设备与变频器之间的距离无关；

4.3射频辐射干扰

射频辐射干扰来自变频器的输入电缆和输出电缆。在上述的射频传导发射干扰的情形中，变频器的输入输出电缆上有射频干扰电流时，由于电缆相当于天线，必然会产生电磁波辐射，产生辐射干扰。变频器输出电缆上传输的PWM电压，同样包含丰富的高频的成分，会产生电磁波辐射，形成辐射干扰。

根据电磁学的基本原理，形成电磁干扰必须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和放两方面入手来抑制干扰，其总体原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

5抗电磁干扰的有效对策

5.1采用软件抗干扰措施

具体来讲就是通过变频器的人机界面下调变频器的载波频率，把该值调低到一个适当的范围。如果这个方法不能奏效，那么只能采取下面的硬件抗干扰措施。

5.2进行正确的接地

通过现场的具体调研我们可以看到，现场的接地情况是不甚理想的。而正确的接地既可以是系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的干扰，是解决变频器干扰最有效的措施。具体来讲就是做到以下几点：

（1）变频器的主回路端子PE（E、G）必须接地，该接地可以和该变频器所带的电机共地，但不能与其它的设备共地，必须单独打接地桩，且该接地点应该尽量远离弱电设备的接地点。

（2）其它机电设备的地线中，保护接地和工作接地应分开单独设接地极，并最后汇入配电柜的电气接地点。控制信号的屏蔽地和主电路导线的屏蔽地也应分开单独设接地极，并最后汇入配电柜的电气接地点。

5.3屏蔽干扰源

屏蔽干扰源是抑制干扰的很有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，可以不让其电磁干扰泄露，但变频器的输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号（从控制器上输出4～20mA信号）控制变频器时，要求该控制信号线尽可能短（一般为20m以内），且必须采用屏蔽双绞线，并与主电路线（AC380）及控制线（AC220V）完全分离。此外，系统中的电子敏感设备线路也要求采用屏蔽双绞线，特别是压力信号。且系统中所有的信号线决不能和主电路线及控制线放于同一配管或线槽内。为使屏蔽有效，屏蔽层必须可靠接地。

5.4合理的布线

具体方法有：（1）设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入输出线。（2）其它设备的电源线和信号线应避免和变频器的输入输出线平行。如果采取了以上的办法之后还是不能够奏效，那么继续以下办法：

5.5干扰的隔离

所谓干扰的隔离，是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使他们不发生电的联系。通常是在电源和控制器及变送器等放大器电路之间在电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

6结语

通过对变频器广泛应用对电力系统的研究，我们可以发现，在当前各种条件下，变频器理想应用效果的取得，有赖于对其多项优势特点的研究与掌控，有关人员应该从电力系统的客观实际需求出发，制定最为符合实际的变频器应用实施方案。

参考文献：

[1]任伟，孙洪雨.变频器在电力系统工程应用中存在的干扰问题及解决方法[J].电源世界.2016（10）：60-62.