高压变频器控制器的电磁干扰分析及抑制

使用电源滤波器，应尽量靠近电源入口处安装，并使滤波器的输人/输出端之间屏蔽隔离，避免电磁干扰从输入端直接耦合到滤波器的输出端。此外，滤波器的接地点应尽量靠近设备的接地点。图4 所示为电源滤波器电原理图。

2.4 隔离

隔离是消除因地环路而引起的公共阻抗干扰而采取的有效措施。一般有隔离变压器、光电耦合隔离器、光纤等。光电隔离具有单方向传递信号且频带宽，抗干扰能力强，绝缘电压高，体积小，成本低，耐冲击等优点，在控制系统中应用十分广泛。此外，差分电路和平衡电路均可减少地环流，起到抑制干扰的作用。

3 解决电磁干扰的硬件措施

高压变频器在工作中由于整流和逆变，会产生很多高频和低频的干扰电磁波，这些电磁波对系统控制器、PLC、触摸屏、数字仪表、传感器等有一定的干扰。为了抑制高压变频器对其他弱电设备、仪表的干扰，所有的元器件均应可靠接地，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地，并采取输入、输出模拟量和开关量的滤波措施，必要时采用光电隔离的方法。

1)系统中的动力线和控制信号线都采用屏蔽电缆。高压电机使用的高压电缆采用屏蔽电缆，可使噪声电流高频分量得到部分抑制。屏蔽电缆是在非屏蔽普通导线的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及集肤效应实现防止电磁干扰及电磁辐射的功能，屏蔽电缆综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容特性。控制器与功率单元部分采用光纤通信，以保证强电与弱电的有效隔离。

2)整个系统必须进行良好接地处理。高压部分的接地和控制部分的接地分开处理。变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子PE 的接地电阻越小越好，接地导线截面积应≥2 mm2。高压系统的接地最好与控制设备接地点分开，防止信号串扰。信号输入线的屏蔽层应把就近的一端接至PE 上，另一端要悬空，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。控制柜各设备应电气连通，可利用铜芯导线跨接。每台变频器的PE 端应连接形成等电位。控制部分的零电位单独连接到接地体。

3)在变频器控制器的交流输入侧安装交流滤波器和隔离变压器，以提高输入电源质量，图5所示为加装隔离变压器屏蔽及其接地方式图。为保证控制器的不间断运行，防止电压跌落，可加装UPS。

4)在变颇器控制回路和网络回路中设置滤波器可以抑制中低频电磁干扰，增设du/dt 滤波器或差模滤波器效果更好。

5)控制电缆的布线应尽可能远离动力电缆(最小间隔20 cm)，最好使用单独的走线槽。如果使用同一走线槽，中间须加装隔离板，且隔板沿其长度必须设有多个接地点。当控制电缆与动力电缆必须交叉时，使相互交叉成90°角，可将电磁干扰降低到最小。

6)PLC 与变频器之间加装光电隔离卡，防止高压变频器通过PLC 将电磁干扰传输到控制网络上。

7)控制柜内的接触器、继电器等线圈上须使用抑制元件，如RC，二极管，压敏电阻。

8)电缆的备用线两端接地以增加屏蔽效果。

9)在DSP的I/O 口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件，如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。

4 软件抗干扰设计

1)多用查询代替中断，把中断减到最少，以避免误触发和感应触发。

2)A/D转换采用数字滤波，以防止突发性干扰。如采用平均法、比较平均法等。

3)在软件中的关键地方设置看门狗和软件陷阱,即使软件跑飞也能使系统处于受控状态。

4)对于输入的开关信号进行延时去抖动。

5)I/O口正确操作，必须检查I/O口执行命令情况，防止外部故障不执行控制命令。

6)通信应加奇偶校验或采用查询、表决、比较等措施，防止通信出错。必要时，重新复位通信寄存器的设置，从而防止通信错误而导致通信失败或造成其他故障。

5 结语

在高压变频调速电气系统中，由于高压换流装置的存在，致使大量的电磁干扰产生，如不加以抑制，将影响整个控制系统的正常工作。但完全消除电磁干扰是不现实的。电磁干扰的抑制应根据不同元器件，不同的电磁环境采取适当的抑制措施，以系统可以正常工作为衡量标准，没有必要单纯为了追求电磁干扰抑制指标而采取复杂的措施。通常电磁干扰抑制能力的强弱与投资成正比。变频调速电气系统的电磁兼容性是一项十分复杂的系统工程，有许多实际的工作经验需要总结，还有许多的理论需要探讨。