變頻器使用中產生的電磁兼容問題和奇怪現象

交流變頻器的誕生為工業自動化控制、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****困擾，典型的現象包括：

　　變頻器工作時，繼電保護器誤動作;

　　變頻器工作時，PLC工作異常、儀表讀數錯誤;

　　工廠安裝了變頻器后，無功補償電容不能投切或者燒毀;

　　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;

　　變頻器驅動的電機，發熱嚴重、噪聲增加;

　　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??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