变频调速系统的共模噪声抑制对策

    根据工程实际经验，通常有三种基本对策用于共模噪声的抑制：系统接地方式的改进、减弱噪声源以及噪声屏蔽。    (1)系统接地方式。变频调速系统供电变压器二次侧中点X0的接地方式，如图8-7所示。通常由用户根据自己的需要来决定，不同接地方式对系统中的共模噪声会产生不同的影响。
    图8-7    变频调速系统供电变压器二次侧中点X0的接地方式    (a)直接接地；(b)高阻接地；(c)不接地    当变频调速系统供电变压器二次侧中点X0采用可靠接地方式时，其对共模电流为低阻抗特性，本系统PE网络中的所有共模电流将通过此中点返回到变频器内部。相对于其他接地方式，供电变压器二次侧中点X0的可靠接地将在变频调速系统内部产生最大幅值的共模电流。从另一角度考虑，当供电变压器一次侧出现对地电压瞬变（如浪涌）时，二次侧中点X0的可靠接地可大大减弱其对二次侧负载的影响，减少变频器内部过电压保护的负担。    当采用高阻抗接地方式时，通常在供电变压器二次侧中点X0与地之间串联一个150~200Ω的电阻，从而大大减弱了系统中共模电流的幅值，共模噪声得到有效抑制。用户通常需要权衡由此而增加的一次侧对地电压瞬变对二次侧变频器的影响。    当变频调速系统供电变压器二次侧中点X0不接地时，共模电流的返回通路被切断，系统中共模噪声达到最小。但是，系统的安全性大大降低，供电变压器一次侧的对地电压瞬变会直接影响到变频器的安全运行。    (2)减弱噪声源。最好的噪声抑制方法在于减弱噪声源，在变频器输出侧加装共模扼流圈是一种经济、有效的方法。共模扼流圈在不影响变频器输出电压的前提下，对高频对地电流噪声呈现高阻特性，大大减小了共模电流的上升时间和幅值，如图8-8所示，从而减小了系统PE网络中共模噪声电压。同时，共模扼流圈具有相对于输出电抗器更小的体积。
    图8-8    共模扼流圈的应用效果    (3)噪声屏蔽。噪声屏蔽作为共模噪声抑制的第三种对策，其主要原理在于构造共模噪声的新通路，尽量减小变频调速系统PE网络中流过的共模电流，从而避免对接于本系统PE网络敏感电气设备的干扰。    1)三相四线电缆。图8-9为三相四线电缆对共模噪声屏蔽作用的示例，变频器与电动机间采用三相四线电缆，并排放在电缆导管中。电缆导管的两端分别接到变频器外壳和电动机接线盒，电缆中的中线分别接到变频器的PE端子和电动机的地接线端子。部分共模电流将通过电缆导管的接地点以及电动机机壳进入PE，大部分共模电流将在电缆导管及中线中流过，因此，A点与B点之间的共模噪声电压将有效地减小。同时，电缆导管也将有效抑制电动机电缆的对外辐射电磁干扰。    如图8-9所示，系统中的共模电流流经变频器的PE端和供电变压器二次侧中点X0，最后返回到变频器的输入侧，当某些敏感电气设备接于C点与TE之间时，仍将受到共模噪声电压的干扰。因此，应在供电变压器与变频器之间也采用三相四线电缆，并尽量减小供电变压器与变频器之间的距离。
    图8-9    三相四线电缆对共模噪声的屏蔽作用    2)屏蔽电力电缆。采用屏蔽电力电缆是一种非常有效的共模噪声抑制方案，如图8-10所示。由于屏蔽电力电缆中的屏蔽层对高频信号的阻抗非常小，并且其PVC外壳对地有绝缘特性，因此，几乎所有的共模电流被有效地控制在屏蔽电力电缆中流过。同时，屏蔽层也将有效抑制电动机电缆的对外辐射电磁干扰。
    图8-10    屏蔽电力电缆对共模噪声的屏蔽作用    变频调速系统中的共模电流流经变频器的PE端和供电变压器二次侧中点X0，最后返回到变频器的输入侧。当供电变压器与变频器之间距离较远时，接于#1敏感电气设备仍将受到共模噪声电压的干扰。因此，也应在供电变压器与变频器之间也采用屏蔽电力电缆。