变频器带来的危害及对策-解决方案-自动化应用案例

变频器带来的危害及对策

发布日期：2013-07-24 浏览次数：47307

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【摘　要】：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、变频空调等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。

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、变频空调等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，变频器的广泛使用也带来了许多前所未有困扰，典型的电磁兼容/电能质量现象包括：

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，无功补偿电容不能正常投切甚至烧毁;

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，变压器温升、噪声加大;

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，这些谐波电流会影响供电的变压器及周边电子设备。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/电能质量问题

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PWM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。

变频器导致电磁兼容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发生的可能。航天绿电工程师凭借对变频器所关联的电磁兼容和电能质量问题的深入研究，开发了航天绿电系列产品，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采取的措施