变频器安装及接线事项.ppt

变频器的接线和抗干扰 烟草行业变频器应用技术培训班 变频器干扰 在各种工厂和设备采用变频调速时 在变频器的电源侧和电机侧都会产生谐波干扰 对供电电网和变频器周围的其他电气设备要产生EMC干扰 另外为了确保变频器长期可靠的运行 变频器的接线是非常重要的 EMC即是 电磁兼容性 它是指电气设备在电磁环境中良好的工作能力 并且不能产生在此环境中工作的其他设备所不能接受的电磁干扰 输入电路 电压波形 输入电流波形 输入电流的频谱分析 变频器谐波产生一 输入侧产生谐波机理 不管采用哪种整流方式 变频器从电网中吸取能量的方式均不是连续的正弦波 而是以脉动的断续方式向电网索取电流 这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上 使电压发生畸变 这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成 在三相桥式整流回路中 输入电流的波形为矩形波 波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波 通常含有6n 1 n l 2 3 次谐波 其中的高次谐波将干扰输入供电系统 功率因数补偿 可将功率因数提高至 进线电抗器 作用 1 可以抑制变频器产生的谐波向电网传递 减少变频器产生的谐波对其他电器设备的干扰 改善功率因数 抑制谐波电流 2 限制电网电压的异常波动和电网上的冲击电流 削弱输入电路中的浪涌电压 电流对变频器的冲击减少其对变频器的影响 输出侧产生谐波机理 电压波形 电流波形 变频器谐波产生二 输出侧产生谐波机理 在逆变输出回路中 输出电压和电流均有谐波 对于PWM控制的变频器 只要是电压型变频器 不管是何种PWM控制 其输出电压波形为矩形波 其中谐波频率的高低是与变频器调制频率有关 调制频率低 如1 2KHz 人耳听得见高次谐波频率产生的电磁噪声 尖叫声 若调制频率高 如IGBT变频器可达20KHz 人耳听不见 但高频信号是客观存在 从电压方波及电流正弦锯齿波 用傅立叶级数不难分析出各次谐波的含量 所以 输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其它各次谐波 而高次谐波电流对负载直接干扰 另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射 干扰邻近电气设备 谐波传播方式一 1 电路耦合方式即通过电源网络传播 由于输入电流为非正弦波 当变频器的容量较大时 将使网络电压产生畸变 影响其他设备工工作 同时输出端产生的传导干扰使直接驱动的电机铜损 铁损大幅增加 影响了电机的运转特性 显然 这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式 电路耦合方式 通过电源网络传播 通过漏电流传播 削弱方法 电源隔离 信号隔离 谐波传播方式二 2 感应耦合方式当变频器的输入电路或输出电路与其他设备的电路挨得很近时 变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其他设备中去 感应的方式又有两种 a 电磁感应方式 这是电流干扰信号的主要方式 b 静电感应方式 这是电压干扰信号的主要方式 3 空中幅射方式即以电磁波方式向空中幅射 这是频率很高的谐波分量的主要传播方式 感应耦合方式 电磁感应与静电感应 削弱方法 合理布线 远离 相绞 屏蔽 不平行 空中幅射方式 削弱方法 正确接地 接入滤波器 抗干扰对策 根据电磁性的基本原理 形成电磁干扰 EMI 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 具体措施在工程上可采用隔离 滤波 屏蔽 接地等方法 隔离 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 使它们不发生电的联系 在变频调速传动系统中 通常是控制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 滤波 为减少对电源干扰 可在变频器输入侧设置输入滤波器 输入滤波器通常又有两种 a 线路滤波器主要由电感线圈构成 它通过增大线路在高频下的阻抗来削弱频率较高的谐波电流 b 辐射滤波器主要由高频电容器构成 它将吸收掉频率很高的 具有辐射能量的谐波成分 在系统线路中设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到控制电源 屏蔽 3 屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法 通常变频器本身用铁壳屏蔽 不让其电磁干扰泄漏 输出线最好用钢管屏蔽 特别是以外部信号控制变频器时 要求信号线尽可能短 一般为20m以内 且信号线采用双芯屏蔽 并与主电路线 AC380V 及控制线 AC220V 完全分离 决不能放于同一配管或线槽内 周围电子敏感设备线路也要求屏蔽 为使屏蔽有效 屏蔽罩必须可靠接地 寄生电容Cp存在于电机电缆和电机内部 因此变频器的PWM输出电压波形的开关翼部通过寄生电容产生一个高频脉冲噪声电流Is 使变频器成为一个噪声源 由于噪声电流Is的源是变频器 因此它一定要流回变频器 图中ZE为大地阻抗 ZN为动力电缆与地之间的阻抗 噪声电流流过此二阻抗所造成的电压降将影响到同一电网上的其它设备造成干扰 接地 正确的接地既可以使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 在实际应用系统中 由于系统电源零线 中线 地线 保护接地 系统接地 不分 对于变频器 主回路端子PE E G 的正确接地是提高变频器抑制噪声能力和减小变频器干扰的重要手段 因此在实际应用中一定要非常重视 变频器接地导线的截面积一般应不小于2 5mm2 长度控制在20m以内 进线电抗器 作用 1 可以抑制变频器产生的谐波向电网传递 减少变频器产生的谐波对其他电器设备的干扰 改善功率因数 抑制谐波电流 2 限制电网电压的异常波动和电网上的冲击电流 削弱输入电路中的浪涌电压 电流对变频器的冲击减少其对变频器的影响 出线电抗器 当变频器输出到电机的电缆长度大于产品规定值时应加输出电抗器来补偿电机长电缆运行时的耦合电容的充放电影响 避免变频器过流 它还用于钝化变频器输出电压 开关频率 的陡度 减低高频漏电流 减少逆变器中的功率元件 如IGBT 的扰动和冲击 屏蔽 寄生电容Cp存在于电机电缆和电机内部 因此变频器的PWM输出电压波形的开关翼部通过寄生电容产生一个高频脉冲噪声电流Is 使变频器成为一个噪声源 由于噪声电流Is的源是变频器 因此它一定要流回变频器 图中ZE为大地阻抗 ZN为动力电缆与地之间的阻抗 噪声电流流过此二阻抗所造成的电压降将影响到同一电网上的其它设备造成干扰 对于高频干扰 如果高频噪声电流Is有一条正确的通道 则高频噪声是可以得到抑的 如果使用非屏蔽电机电缆 则高频噪声电流Is以一个不确定的路线流回变频器 并在此回路中产生高频分量压降 影响其它设备 为使高频噪声电流Is能沿确定路线流回变频器 需要采用屏蔽电机电缆 电缆屏蔽层必须连接到变频器外壳和电机外壳上 当高频噪声电流Is必须流回变频器时 屏蔽层形成一条最有效的通道 安装和接线减小EMC 1确保传动柜中的所有设备接地良好 使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上 特别重要的是 连接到变频器的任何控制设备 比如一台PLC 要与其共地 同样也要使用短和粗的导线接地 最好采用扁平导体 例如金属网 因其在高频时阻抗较低 2安装变频器时 建议安装板使用无漆镀锌钢板 以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接 3为有效的抑制电磁波的辐射和传导 变频器的电机电缆必须采用屏蔽电缆 安装和接线减小EMC 控制电缆最好使用屏蔽电缆 一般来说 控制电缆的屏蔽层应直接在变频器的内部接地 另一侧通过一个高频小电容 例如3 3nF 3000V 接地 当屏蔽层两端的差模电压不高和连接到同一地线上时 也可以将屏蔽层的两端直接接地 信号线和它的返回线绞合在一起 能减小感性耦合引起的干扰 绞合越靠近端子越好 模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线 不同的模拟信号线应该独立走线 有各自的屏蔽层 以减少线间的耦合 不要把不同的模拟信号置于同一个公共返回线 低压数字信号线最好使用