变频器电波噪声的影响及对策

    目前，大部分变频器都采用了PWM控制方式，并使变频器的输出电流波形接近正弦波，以达到使电动机进行平滑运行和减少由于电动机转速变化和电流波动引起的能量损失的目的。但是，由于在采用PWM控制方式时逆变电路中的半导体开关器件将以相当高的频率进行开关动作，在变频器的输出电压和输出电流中含有高次谐波。这些高次谐波的最高频率甚至可以达到数十兆赫兹，并通过静电感应和电磁感应而成为电波噪声。电波噪声包括传导噪声和辐射噪声，前者通过电源线传播，而后者则由辐射至空中的电磁波和磁场直接传播，如图5-7所示。下面艾特贸易网简单介绍一下这两种噪声产生的原因及其对策。
    图7-9    采用了PWM控制方式整流电路的变频器    1．传导噪声及其对策    传导噪声主要来源于变频器中半导体开关器件的开闭所造成的电压的急剧变化。由于在变频器的导电部分和以大地为基准的散热片和框体之间存在着悬浮电容，当电压发生急剧变化时将有高频电流流过电源和大地之间的悬浮电容。而这个高频电流又将通过变频器的输入端和电源线传播至电源，成为传导噪声。    为了抑制通过电源线传播的这种传导噪声，可以采取如下措施：    (1)采用噪声滤波变压器，对高频成分形成绝缘；    (2)插入电抗，以提高对高次谐波成分的阻抗；    (3)在变频器输入端插入线滤波器。    目前，在上面介绍的三种方法中，较多地得到利用的是采用线滤波器抑制噪声的方法。利用市面上可以买到的滤波器即可以得到相当明显的效果。    2．辐射噪声及其对策    在变频器的工作过程中，变频器的逆变电路通过对半导体换流器件的高速开闭对电流进行切换，从而得到所需的交流电压或电流。但是，半导体换流器件的这种高速切换本身将造成变频器主电路和电动机中电流的突变，而这种电流的突变又将产生高电压，并将高频电磁波辐射到空中，对变频器附近的无线电接收装置带来不良影响。这种由变频器产生的辐射噪声的幅值在150kHz~1.5MHz的中频段较大，而在超过30MHz的带域则较小。    辐射噪声的大小取决于安装变频器的设备本身的结构和电动机电缆线的布线距离等多种因素。因此，抑制辐射噪声比抑制传导噪声要困难一些。但一般来说，为了达到抑制辐射噪声的目的，应该采取如下措施：    (1)尽量缩短布线距离，并采取将电线双绞的措施，以减少阻抗；    (2)将变频器安装在铁制的盒子中，将盒子接地，并将输入输出电缆装入铁管；    (3)在变频器的输入输出端接人电抗器，对电压和电流进行平滑；    (4)插入线滤波器和输出滤波器。    由于变频器的输出通常是进行PWM控制的电压，接在输出端的电抗器和输出滤波器均应采用高频用器件。    图7-10给出了电波噪声对策示意图和一个例子。
    图7-10    电波噪声对策    (a)-电波噪声对策示意图；(b)-噪声滤波器效果举例    （变频器：5kVA，200V；电动机：3.7kW，200V，4P；30Hz运行时，1μV= 0dB）