一、變頻器干擾源
首先是來自外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要是變頻器的電源干擾造成的。電網(wǎng)中存在大量的諧波源，如各種整流裝置、交流/DC交換裝置、電子調(diào)壓裝置、非線性負(fù)載和照明裝置等。所有這些負(fù)載都會造成電網(wǎng)中電壓和電流的波形失真，從而對電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成有害干擾。如果變頻器的電源受到被污染的交流電網(wǎng)的干擾，電網(wǎng)噪聲就會受到電網(wǎng)變頻器的電源電路的干擾。電源干擾對變頻器主要包括(1)過壓、欠壓、瞬時斷電(2)浪涌和驟降(3)峰值電壓脈沖(4)射頻干擾。
1.晶閘管變流設(shè)備對變頻器的干擾
當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)中有大容量的晶閘管變流器時，由于晶閘管總是在每相半周的部分時間內(nèi)導(dǎo)通，很容易使網(wǎng)絡(luò)電壓陷波，波形嚴(yán)重畸變。可能會因為反向恢復(fù)電壓大而損壞變頻器輸入側(cè)的整流電路，導(dǎo)致輸入電路擊穿燒壞。
2.功率補償電容對變頻器的干擾
電力部門對用電設(shè)備的功率因數(shù)有一定的要求。因此，許多用戶在變電站采用集中電容補償來提高功率因數(shù)。在開通或關(guān)斷補償電容的瞬態(tài)過程中，電網(wǎng)電壓可能出現(xiàn)高峰值，因此變頻器的整流二極管可能因反向電壓過大而擊穿。
其次，變頻器對外界的自我干擾。變頻器的整流橋?qū)τ陔娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，其產(chǎn)生的諧波會對同一電網(wǎng)中的其他電子電氣設(shè)備造成諧波干擾。另外,變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，工作在開關(guān)模式和高速開關(guān)時會產(chǎn)生大量的耦合噪聲。因此變頻器是系統(tǒng)中其他電子電氣設(shè)備的電磁干擾源。
變頻器的輸入和輸出電流包含許多高次諧波成分。除了可以構(gòu)成電源無功損耗的較低次諧波外，還有很多高頻率的諧波成分。它們會以各種方式傳播自己的能量，對變頻器自身和其他設(shè)備形成干擾信號。
(1)輸入電流變頻器的波形的輸入端是一個二極管整流器和電容濾波電路。顯然，只有當(dāng)電源的線電壓UL大于電容器兩端的DC電壓UD時，整流橋中才會有充電電流。因此，充電電流總是以不連續(xù)沖擊波的形式出現(xiàn)在電源電壓的幅度附近。它有很強的諧波成分。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，輸入電流的5次和7次諧波分量最大，分別為50HZ基波的80%和70%。
(2)輸出電壓和電流的波形對于大多數(shù)變頻器逆變橋都是SPWM調(diào)制，輸出電壓是一系列占空比分布為正弦的矩形波形；由于電機定子繞組的電感性，定子電流非常接近正弦波。但是等于載波頻率的諧波分量仍然很大。
二、干擾信號的傳播方式
變頻器會產(chǎn)生大功率諧波。由于其功率較大，對系統(tǒng)中的其他設(shè)備有較強的干擾，其干擾方式與一般電磁干擾相同，主要有傳導(dǎo)(即電路耦合)、電磁輻射和電感耦合。具體來說，首先是對周圍的電子電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；其次，對直驅(qū)電機產(chǎn)生電磁噪聲，增加了電機的鐵損和銅損；并通過配電網(wǎng)對系統(tǒng)的電源和其他設(shè)備進(jìn)行干擾；最后，變頻器感應(yīng)耦合到其他相鄰線路，感應(yīng)干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)中的干擾信號也通過同樣的方式干擾變頻器的正常工作。
(1)電路耦合模式通過電力網(wǎng)絡(luò)傳播。由于輸入電流為非正弦波，當(dāng)變頻器容量較大時，網(wǎng)絡(luò)電壓會發(fā)生畸變，影響其他設(shè)備工作人員的工作。同時，輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾會大大增加直驅(qū)電機的銅損和鐵損，影響電機的運行特性。顯然，這是變頻器輸入電流干擾信號的主要傳播方式。
(2)電感耦合方式當(dāng)變頻器的輸入電路或輸出電路靠近其他器件的電路時，變頻器的高次諧波信號會以電感方式耦合到其他器件。歸納有兩種方式:
a、電磁感應(yīng)，這是電流干擾信號的主要方式；
靜電感應(yīng)，這是電壓干擾信號的主要方式。
(3)空氣輻射是指通過電磁波輻射到空氣中，是高頻諧波分量的主要傳播方式。
三.變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾對策
根據(jù)電磁學(xué)的基本原理，電磁干擾(EMI)的形成必須具備三個要素:電磁干擾源、電磁干擾通道和對電磁干擾敏感的系統(tǒng)。為了防止干擾，可以采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。其中，硬件抗干擾是應(yīng)用措施系統(tǒng)最基本、最重要的抗干擾措施。一般從抗干擾和反干擾兩方面抑制干擾?？偟脑瓌t是抑制和消除干擾源，切斷干擾對系統(tǒng)的耦合通道，降低系統(tǒng)干擾信號的靈敏度。工程上可以采取隔離、濾波、屏蔽、接地等具體措施。
1、所謂干擾隔離，是指將干擾源和易損部件從電路中隔離出來，使它們不發(fā)生電氣接觸。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電源與放大電路之間的電力線上通常采用隔離變壓器，以避免傳導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可采用噪聲隔離變壓器。
2.在系統(tǒng)電路中設(shè)置濾波器的目的是為了抑制變頻器通過電力線對供電從電機的干擾信號。為了降低電磁噪聲和損耗，可以在變頻器的輸出端設(shè)置一個輸出濾波器。為了降低對電源的干擾，可以在變頻器的輸入端設(shè)置一個輸入濾波器。如果線路中有敏感的電子設(shè)備，可以在電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器，以避免傳導(dǎo)干擾。在變頻器的輸入輸出電路中，除了上面提到的低次諧波成分外，還有很多高頻率的諧波電流，它們會以各種方式傳播自身的能量，對其他器件形成干擾信號。濾波器是削弱較高頻率諧波成分的主要手段。根據(jù)使用位置的不同，可分為:
(1)通常有兩種輸入濾波器:
a、線路濾波器主要由電感線圈組成。它通過增加高頻時線路的阻抗來削弱較高頻率的諧波電流。
b、輻射濾波器主要由高頻電容組成。它會吸收高頻和輻射能的諧波成分。
(2)輸出濾波器也由電感線圈組成。能有效削弱輸出電流中的高次諧波成分。它不僅起到抗干擾的作用，還能削弱電機中高次諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩。對于變頻器輸出的抗干擾措施，必須注意以下幾個方面:
a、不允許在變頻器的輸出端接電容，以免逆變管導(dǎo)通(關(guān)斷)瞬間出現(xiàn)峰值較大的充電(或放電)電流，損壞逆變管；
b.當(dāng)輸出濾波器由LC電路組成時，濾波器連接到電容器的一側(cè)必須連接到電機側(cè)。
3.屏蔽干擾源是抑制干擾最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，防止電磁干擾泄漏；輸出線要用鋼管屏蔽，特別是用外部信號變頻器控制時，信號線盡量短(一般在20m以內(nèi))，信號線要用雙芯屏蔽，與主電路線(AC380V)和控制線(AC220V)完全分開，不得放在同一配管或線槽內(nèi)，周圍的電子敏感設(shè)備線也要屏蔽。為了使屏蔽有效，屏蔽必須可靠地接地。
4.適當(dāng)?shù)慕拥夭粌H可以使系統(tǒng)有效抑制外界干擾，還可以減少設(shè)備本身對外界的干擾。在實際應(yīng)用系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)電源的零線(中性線)、地線(保護(hù)接地和系統(tǒng)接地)和控制系統(tǒng)的屏蔽地(控制信號的屏蔽地和主電路導(dǎo)體的屏蔽地)的混亂連接，大大降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
對于變頻器，主電路端子PE(E，G)的正確接地是提高變頻器噪聲抑制能力，降低變頻器干擾的重要手段，在實際應(yīng)用中必須高度重視。變頻器接地導(dǎo)體的截面積一般不應(yīng)小于2.5mm2，長度應(yīng)控制在20m以內(nèi)。建議變頻器的接地與其他電源設(shè)備的接地點分開，不能一起接地。
5.使用反應(yīng)器
低頻諧波分量(5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等。)在變頻器的輸入電流中占比很高。它們不僅可能干擾其他設(shè)備的正常運行，而且由于消耗大量的無功功率，會大大降低線路的功率因數(shù)。在輸入回路中串lian電抗器是抑制低次諧波電流的有效方法。根據(jù)接線位置的不同，主要有以下兩種:
(1)交流電抗器串lian在電源和變頻器的輸入側(cè)之間。其主要職能是:
a.通過抑制諧波電流將功率因數(shù)提高到(0.75-0.85)；
b、削弱輸入電路中浪涌電流對變頻器的影響；
c、削弱電源電壓不平衡的影響。
(2)DC電抗器串鏈在整流橋和濾波電容器之間。它的作用比較簡單，就是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在提高功率因數(shù)方面比交流電抗器更有效，可達(dá)0.95，且具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小的優(yōu)點。
6.合理布線
通過感應(yīng)傳播的干擾信號可以通過合理布線來減弱。具體方法如下:
(1)設(shè)備的電源和信號線應(yīng)遠(yuǎn)離變頻器的輸入輸出線；
(2)其他設(shè)備的電源線和信號線應(yīng)避免與變頻器的輸入輸出線平行；
