1、7 電磁兼容n什么是電磁兼容(EMC)？我國最近頒布的“電磁兼容性”國家標準中，對電磁兼容性的定義是：“設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中的任何事物構成不能承受的電磁干擾”。即電磁兼容性包含抗干擾性和干擾性雙重含義。n為什么要重視電磁兼容？變頻器大多運行在惡劣的電磁環境，作為電力電子設備，其內部由電子元器件、微處理芯片等組成，容易受到外界的電磁干擾。為了保證系統內每一單元、組件、部件不因電磁干擾而誤動作或性能下降，必須注意抗干擾設計。同時，變頻器的輸入和輸出側的電壓、電流含有豐富的高次諧波，當變頻器運行時，可能會干擾其他外界設備。故在變頻器的設計與應用中，還必須考慮變頻器干擾性，

2、抑制其對外部設備的干擾，使各種設備協調地共同工作。n電磁兼容標準的內容圖7-1電磁兼容標準的內容n變頻器電磁兼容工程方法變頻器在電路設計、結構設計、軟件設計和工程應用中，可按照電磁兼容工程方法，充分利用屏蔽、濾波、接地、冗余等關鍵技術，使系統的電路結構和性能日趨合理，抑制外部對變頻器的高頻和低頻干擾，并降低變頻器對外部設備的干擾。圖7-2電磁兼容工程方法7.1電路設計伴隨著功能的升級，電子電路設計日益復雜，調試也越來越難。變頻器在主電路部分，采用浪涌吸收電容降低了接觸器在開、關時產生的干擾脈沖；采用壓敏電阻，鐵氧體磁環等限制了主電路輸入端的尖峰電壓；在主電路部分，它采用金屬排，扁平電纜，有效減

3、小了高頻時對地阻抗。對于IGBT模塊，為了有效抑制快速關斷時的尖峰電壓，本變頻器采用了IGBT緩沖電路（如圖7-3所示）。因而本變頻器具有很強的適應性。 在控制電路部分，本系列變頻器主要對核心電路，如PCB控制板等，采用了四層布線技術（如圖7-4所示），控制電源和控制地各占一層，主要信號線匯集在板中央，盡量縮小信號線與信號回路線所形成的環路面積。通過采用大量電源解耦電容，光耦隔離器等，合理布局，正確接地，有效減小了公共阻抗耦合、輻射和串擾，從而使整個系統運行更穩定。7-4 多層電路板設計7.2結構設計在結構設計上，本系列變頻器主要考慮到降低變頻器電力電子器件對其它外部設備的干擾性，在設計時充分

4、注意了EMC的區域原則把不同的設備規劃在不同的區域中，在空間上用金屬殼或在柜體內用接地隔板隔離，達到屏蔽目的。圖7-5 結構設計中EMC區域規劃7.3軟件設計采用硬件抗干擾措施，可以大大提高系統工作的可靠性，但并不是所有的干擾或系統出現的故障通過硬件措施得到完整的解決。為此，在系統設計中，需要采用軟件抗干擾技術，以彌補硬件抗干擾的不足或無法解決的問題。Ø 自檢程序：對直流母線電壓，直流電流，交流電流，溫度等系統參數進行故障檢查和診斷，提高控制系統可靠性。Ø 軟件冗余：對條件控制，克服一次采樣、處理和控制，采用循環采樣、處理和控制，對慣性較大的控制系統具有良好的抗偶然因素干擾

5、作用。Ø 數字濾波：在硬件設計上，采用有源濾波或無源濾波，可有效抑制進入變頻器內部的干擾信號，但硬件結構復雜，成本增加。為此在程序設計中，可采用算術平均值，累加積分等數字濾波技術達到同樣效果。7.4工程應用當各種工廠和設備采用變頻調速時，在變頻器的電源側和電機側都會產生諧波干擾，對供電電網和變頻器周圍的其它電氣設備要產生電磁干擾。7.4.1變頻器與電網間接線： Ø 變頻器若要長電纜運行時，此時應該采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。Ø 對于通過線路傳播的干擾信號（傳導干擾），主要通

6、過增大線路在干擾頻率下的阻抗來消弱。可串聯交流電抗器ACL(參見第八章選件/附件)，用于降低由變頻器產生的諧波，同時也可用于增加電源阻抗,幫助吸收附近設備投入工作時產生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰。Ø 對于通過輻射來傳播的干擾信號（輻射干擾），主要通過吸收的方法來消弱。如運用無線電噪聲濾波器NF，以減少從變頻器來的傳導性和發射性干擾。為得到最佳性能，在濾波器和金屬安裝板之間必須有良好導電性的接線。在使用無線電噪聲濾波器NF時，應注意濾波器的正確使用，并將無線電噪聲濾波器NF串接在交流電抗器ACL和變頻器之間。7.4.2變頻器與電機間接線：n 在變頻器的輸出側和電動機之間，串入濾波電抗

7、器，可以消弱輸出電流中的諧波部分，此法非但起到了抗干擾作用，還消弱了電動機中由于諧波電流引起的附加轉矩，改善了電動機的運行特性。n 在變頻器的輸出側，絕對不允許用電容吸收器來吸收諧波電流，因為在逆變管導通瞬間，會出現峰值很大的充電電流或放電電流，使逆變管損壞。n 電機電纜應獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。n 對于高頻干擾，如果高頻噪聲電流Is 有一條正確的通道，則高頻噪聲是可以得到抑的。如果使用非屏蔽電機電纜，則高頻噪聲電流Is 以一個不確定的路線流回變頻器，并在此回路中產生高頻分量壓降

8、，影響其它設備。為使高頻噪聲電流Is 能沿確定路線流回變頻器，需要采用屏蔽電機電纜。電纜屏蔽層必須連接到變頻器外殼和電機外殼上。當高頻噪聲電流Is 必須流回變頻器時，屏蔽層形成一條最有效的通道。7.4.3變頻器內部接線：Ø 在使用輸出繼電器控制接觸器時，為了確保接觸器被抑流，對于交流接觸器可采用R-C 吸收器，對于直流接觸器可采用“自振蕩”二極管，反向并聯到線圈上。也可以用壓敏電阻吸收器。Ø 變頻器內所有設備應通過短、粗的接地電纜連接到星形中點或匯流排而良好接地。連接到變頻器上的任何控制設備也必須同樣通過短、粗的連線接到相同的地線或星形中點。最好用平導體(如金屬排等)，因為

9、它們在高頻下具有更低的阻抗。7.4.4控制回路接線：Ø 控制電纜最好使用屏蔽電纜:模擬信號的傳輸線應使用雙屏蔽的雙絞線，獨立走線，以減少線間的耦合。低壓數字信號線也應使用雙屏蔽的雙絞線或使用單屏蔽的雙絞線。信號電纜的屏蔽一定要在兩端接地。Ø 如果控制電纜和電源電纜交叉，則盡可能使它們按90度角交叉。同時必須用合適的夾子將電機電纜和控制電纜的屏蔽層固定到安裝板上。并盡可能多地用隔離的線槽將控制電纜與電源邊線隔離。7.3.5儀器儀表接線：電源隔離法.變頻器輸入側的諧波電流常常從電源側進入各種儀器，成為許多儀器的干擾源，針對這種情況，應在受干擾儀器的電源側采取有效的措施，方法之一是接入隔離變壓器。隔離變壓器的特點是一、二次繞組的匝數相等，但一、二次側