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1、变频器的谐波干扰与抑制变频器中要开展大功率二极管整流、大功率晶体管逆变，结 果是在输入输出回路产生电流高次谐波，干扰供电系统、负 载及其他邻近电气设备。在实际使用过程中，经常遇到变频 器谐波干扰问题，下面简单介绍谐波产生的机理、传播途径 及有效抑制干扰的方法。1 .变频器谐波产生机理变频器的主电路一般为交一直-交组成，外部输入 380V/50HZ的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压信 号，经滤波电容滤牵扯大功率晶体管开关元件逆变为频率可 变的交流信号。在整流回路中，输入电流的波形为不规那么的 矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的 高次谐波将干扰输入供电系统。在逆变输出回路中
2、，输出电 流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率 逆变元件，其PWM的载波频率为23kHz,而IGBT大功率逆 变元件的PWM最高载频可达15kHz。同样，输出回路电流信 号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，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。2 .抑制谐波干扰常用的方法谐波的传播途径是传导和辐射，解决传导干扰主要是在 电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离；解决辐射干扰就是 对辐射源或被干扰的线路开展屏蔽。具体常用方法：（1）变 频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变 频器和其他用电设备的输入侧安装隔离
3、变压器，切断谐波电 流。（2）在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安 装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增 大电源或负载的阻抗，到达抑制谐波的目的。（3）电动机和 变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电 信号在不同的电缆沟分别敷设，防止辐射干扰。（4）信号线 采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离 （至少20cm以上），切断辐射干扰。（5）变频器使用专用接地 线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频 器配线分开，使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设 备的辐射干扰。3 .抑制谐波干扰实例例1,某变频切换控制系统，变频器启动运行正常
4、，而 邻近液位计读数偏高，一次表输入4mA时，液位显示不是下 限值；液位未到设定上限值时，液位计却显示上限，致使变 频器接收停机指令，迫使变频器结束运行。这显然是变频器的高次谐波干扰液位计，干扰传播途径 是液位计的电源回路或信号线。解决方法：将液位计的供电 电源取自另一供电变压器，谐波干扰减弱，再将信号线穿入 钢管敷设，并与变频器主回路线隔开一定距离，经这样处理 后，谐波干扰基本抑制，液位计工作恢复正常。例2,某变频控制液位显示系统，液位计与变频器在同 一个柜体安装，变频器工作正常，而液位计显示不准且不稳, 起初我们怀凝一次表、二次表、信号线及流体介质有问题， 更换所有这些仪表、信号电缆，并改
5、善流体特性，故障依然存在，而这故障就是变频器的高次谐波电流通过输出回路电 缆向外辐射，传递到信号电缆，引起干扰。解决方法：液位计信号线及其控制线与变频器的控制线 及主回路线分开一定距离，且柜体外信号线穿入钢管敷设, 外壳良好接地，故障排除。例3,某变频控制系统，由两台 变频器组成，且在同一柜体内，变频器调频方式均为电位器 手调方式，运行某一台变频器时，工作正常，两台同时运行 时，频率互相干扰，即调节一台变频器的电位器对另一台变 频器的频率有影响，反过来也一样。开始我们认为是电位器 及控制线故障，排除这种可能后，断定是谐波干扰引起。解决方法：把其中一只电位器移到其他柜体固定，且引 线用屏蔽信号线
6、，结果干扰减弱。为了彻底抑制干扰，重新 加工一个电控柜，并与原柜体一定距离放置，把其中的一台 变频器移到该电控柜，相应的接线及引线作必要的改动，这 样处理后，干扰基本消除，故障排除。例4,某变频控制系 统，切换两套机泵，原先机泵是靠自耦降压启开工频运行正 常，现改为变频运行，虽能实现调频减速功能，但变频器输 出端到电动机间的输出线严重发热，电动机外壳温升加重， 经常出现保护跳闸。这是由于变频器输出电压和电流信号中 包含PWM高次谐波，而谐波电流在输出导线和电动机绕线上 形成附加功率损耗。解决方法：把变频器输入线与输出线分开，分别走各自 的电缆沟，选用大一号截面的电缆换原先电缆，输出端与电 动机之间的电缆长度尽可能短。这样处理后，发热故障排除。 对现场出现的各种变频器高次谐波干扰，基本上都能照以上 介绍的方法顺利抑制，但对谐波成分及幅度要求很严的设备, 彻底抑制高次谐波干扰非常困难，有待进一步攻关解决。