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變頻器會帶來哪些電磁兼容/電能質量問題

 變頻器的出現為工業自動化控制、電機節能帶來了革新。工業生產中幾乎離不開變頻器,即使在日常生活中,電梯、變頻空調也成為不可缺少的部分,變頻器已經開始滲入到生產、生活的各個角落。然而,變頻器也帶來了許多前所未有困擾,典型的現象包括:

(1)變頻器工作時,繼電保護器誤動作;

(2)變頻器工作時,PLC工作異常、儀表讀數錯誤;

(3)工廠安裝了變頻器后,無功補償電容不能投切或者燒毀;

(4)工廠安裝了變頻器后,原來的配電系統不再滿足要求,電纜、變壓器過熱,配電盤跳閘,變壓器噪聲增加;

(5)變頻器驅動的電機,發熱嚴重、噪聲增加;

(6)變頻器驅動的電機,絕緣容易損壞,軸承容易損壞。

變 頻器之所以帶來這些問題,是由變頻器的工作原理所決定的。變頻器主要由兩部分組成:整流器和逆變器,整流器和逆變器是導致上述現象的根本原因。整流器工作 時產生諧波電流,這在前面已經進行了充分的討論。逆變器對直流電壓進行控制,產生脈寬調制(PWM)波,PWM電壓波形是電磁干擾和損傷電機的根本原因, 如圖1所示。

 

圖1 變頻器產生電磁兼容問題的原因

現 代變頻器的體積更小,效率更高。然而,伴隨著這些技術進步,上述的一些問題也越來越嚴重。之所以出現這樣的情況,是因為現代變頻器中使用了高性能的 IGBT作為輸出電路的開關器件,這種器件的開關速度非???,使PWM波形的上升沿與下降沿很短。根據付立業分析,脈沖的上升沿越短,則意味著脈沖中所包 含的高頻成份越豐富。高頻成份豐富,意味著會有更多的機會產生電磁輻射與電磁耦合。另外,PWM更短的上升沿時間,也會對電機產生更嚴重的損傷。

變頻器的導致電磁兼容問題和電能質量問題的根本原因如表1所示。

 

表1 變頻器導致電磁兼容問題的機理和現象

由 于變頻器工作時產生了很多電磁兼容和電能質量問題,因此,在使用變頻器時,要采取適當的措施,減小這些電磁兼容和電能質量問題可能。航天科工集團二院 706所,憑借對變頻器所關聯的電磁兼容問題的深入研究,開發了系列產品,能夠解決變頻器帶來的各種電磁兼容和電能質量問題。針對變頻器的各種潛在危害, 可以選用的產品如表2所示。

表2:針對變頻器各種危害可以采取的措施

 

 

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