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变频器会带来哪些电磁兼容/电能质量问题

 变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产中几乎离不开变频器,即使在日常生活中,电梯、变频空调也成为不可缺少的部分,变频器已经开始渗入到生产、生活的各个角落。然而,变频器也带来了许多前所未有困扰,典型的现象包括:

(1)变频器工作时,继电保护器误动作;

(2)变频器工作时,PLC工作异常、仪表读数错误;

(3)工厂安装了变频器后,无功补偿电容不能投切或者烧毁;

(4)工厂安装了变频器后,原来的配电系统不再满足要求,电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器噪声增加;

(5)变频器驱动的电机,发热严重、噪声增加;

(6)变频器驱动的电机,绝缘容易损坏,轴承容易损坏。

变 频器之所以带来这些问题,是由变频器的工作原理所决定的。变频器主要由两部分组成:整流器和逆变器,整流器和逆变器是导致上述现象的根本原因。整流器工作 时产生谐波电流,这在前面已经进行了充分的讨论。逆变器对直流电压进行控制,产生脉宽调制(PWM)波,PWM电压波形是电磁干扰和损伤电机的根本原因, 如图1所示。

 

图1 变频器产生电磁兼容问题的原因

现 代变频器的体积更小,效率更高。然而,伴随着这些技术进步,上述的一些问题也越来越严重。之所以出现这样的情况,是因为现代变频器中使用了高性能的 IGBT作为输出电路的开关器件,这种器件的开关速度非常快,使PWM波形的上升沿与下降沿很短。根据付立业分析,脉冲的上升沿越短,则意味着脉冲中所包 含的高频成份越丰富。高频成份丰富,意味着会有更多的机会产生电磁辐射与电磁耦合。另外,PWM更短的上升沿时间,也会对电机产生更严重的损伤。

变频器的导致电磁兼容问题和电能质量问题的根本原因如表1所示。

 

表1 变频器导致电磁兼容问题的机理和现象

由 于变频器工作时产生了很多电磁兼容和电能质量问题,因此,在使用变频器时,要采取适当的措施,减小这些电磁兼容和电能质量问题可能。航天科工集团二院 706所,凭借对变频器所关联的电磁兼容问题的深入研究,开发了系列产品,能够解决变频器带来的各种电磁兼容和电能质量问题。针对变频器的各种潜在危害, 可以选用的产品如表2所示。

表2:针对变频器各种危害可以采取的措施

 

 

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