機電專業畢業設計--變頻器應用中的干擾及其抑制-資料下載頁

　　

【正文】 其感應互相抵消。 3）采 用光電隔離的方法，可以消除共模干擾。 4）使用屏蔽線時，屏蔽層只一端接地。因為若兩端接地，由于接地電位差在屏蔽層內會流過電流而產生干擾，因此只要一端接地即可防止干擾。 無論是為了抑制常態干擾還是抑制共模干擾，都還應該做到以下幾點： （ 1）輸入線路要盡量短。 （ 2）配線時避免和動力線接近，信號線與動力線分開配線，把信號線放在有屏蔽的金屬管內，或者動力線和信號線分開距離要在 40cm 以上。 18 （ 3）為了避免信號失真，對于較長距離傳輸的信號要注意阻抗匹配 。 5 變頻控制系統 變頻控制系統設計中 應注意的問題 除了前面討論的幾點以外，在變頻器控制系統設計與應用中還要注意以下幾個方面的問題。 （ 1）在設備排列布置時，應該注意將變頻器單獨布置，盡量減少可能產生的電磁輻射干擾。在實際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨布置的位置，應盡量將容易受干擾的弱電控制設備與變頻器分開，比如將動力配電柜放在變頻器與控制設備之間。 （ 2）變頻器電源輸入側可采用容量適宜的空氣開關作為短路保護，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內部有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內部元件。 （ 3）控制變頻調速 電機啟 /停通常由變頻器自帶的控制功能來實現，不要通過接觸器實現啟 /停。否則，頻繁的操作可能損壞內部元件。 （ 4）盡量減少變頻器與控制系統不必要的連線，以避免傳導干擾。除了控制系統與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應分開。由于控制系統及變頻器均需要 24Ｖ直流電源，而生產廠家為了節省一個直流電源，往往用一個直流電源分兩路分別對兩個系統供電，有時變頻器會通過直流電源對控制系統產生傳導干擾，所以在設計中或訂貨時要特別加以說明，要求用兩個直流電源分別對兩個系統供電。 （ 5）注意變頻器對電網的干擾。變頻器在 運行時產生的高次諧波會對電網產生影響，使電網波型嚴重畸變，可能造成電網電壓降很大、電網功率因數很低，大功率變頻器應特別注意。解決的方法主要有采用無功自動補償裝置以調節功率因數，同時可以根據具體情況在變頻器電源進線側加電抗器以減少對電網產生的影響，而進線電抗器可以由變頻器供應商配套提供，但在訂貨時要加以說明。 （ 6）變頻器柜內除本機專用的空氣開關外，不宜安置其它操作性開關電器，以免開關噪聲入侵變頻器，造成誤動作。 （ 7）應注意限制最低轉速。在低轉速時，電機噪聲增大，電機冷卻能力下降，若負載轉矩較大或滿載，可能 燒毀電機。確需低速運轉的高負荷變頻電機，應考慮加大額定功率，或增加輔助的強風冷卻。 （ 8）注意防止發生共振現象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機轉矩中含有脈動分量，有可能造成電機的振動與機械振動產生共振，使設備出現故障。應在預先找到負載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設置，躲開共振頻率點。 變頻器的 控制方式今后 的 幾個 發展 方面 變頻器是運動控制系統中的功率變換器。當今的運動控制系統是包含多種學科的技術領域，總的發展趨勢是：驅動的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數字化、智能化和網絡化。因此 ，變頻器作為系統的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而 19 得到迅猛發展。 經歷大約 30 年的研發與應用實踐，隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用以及控制技術的發展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而廠家仍然在不斷地提高可靠性實現變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。變頻器性能的優劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響，二要看對電網的諧波污染和輸入功率因數，三要看本身的能量損耗（即效率）如何？這里僅以量大面廣的交 —直 —交變頻器為例，闡 述它的發展趨勢： （ 1） 主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化，開關頻率不斷提高，開關損耗進一步降低。 （ 2） 變頻器主電路的拓撲結構方面 變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用 6 脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化 12 脈沖以上的變流器。負載側變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的傳動，為實現變頻器再生能量向電網回饋和節省能量，網側變流器應為可逆變流器，同時出現了功率可雙向流動的雙 PWM變頻器，對網側變流器加以適當控制 可使輸入電流接近正弦波，減少對電網的公害。目前，低、中壓變頻器都有這類產品。 （ 3） 脈寬調制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調制（ SPWM）控制、消除指定次數諧波的 PWM 控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。 （ 4） 交流電動機變頻調整控制方法的進展主要體現在由標量控制向高動態性能的矢量控制與直接轉矩控制發展和開發無速度傳感器的矢量控制和直接轉矩控制系統方面。 （ 5） 微處理器的進步使數字控制成為現代控制器的發展方向：運動控制系統是快速系統，特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數 據和快速實時處理大量信息。近幾年來，國外各大公司紛紛推出以 DSP（數字信號處理器）為基礎的內核，配以電機控制所需的外圍功能電路，集成在單一芯片內的稱為 DSP 單片電機控制器，價格大大降低，體積縮小，結構緊湊，使用便捷，可靠性提高。 DSP 和普通的單片機相比，處理數字運算能力增強 10～ 15 倍，以確保系統有更優越的控制性能。 數字控制使硬件簡化，柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性，可實現復雜控制規律，使現代控制理論在運動控制系統中應用成為現實，易于與上層系統連接進行數據傳輸，便于故障診斷加強保護和監視功能，使系 統智能化（如有些變頻器具有自調整功能）。 （ 6） 交流同步電動機已成為交流可調傳動中的一顆新星，特別是永磁同步電動機，電機獲得無刷結構，功率因數高，效率也高，轉子轉速嚴格與電源頻率保持同步。同步電機變頻調速系統有他控變頻和自控變頻兩大類。自控變頻同步電機在原理上和直流電機極為相似，用電力電子變流器取代了直流電機的機械換向器，如采用交 —直 —交變壓變頻器時叫做 “直流無換向器電機 ”或稱 “無刷直流電動機（ BLDC） ”。傳統的自控變頻同步機調速系統有轉子位置傳感器，現正開發無轉子位置傳感器的系統。同步電機的他控變頻方 式也可采用矢量控制，其 20 按轉子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單。 結束語 以上通過對變頻器 原理的分析，以及各個分支電路圖的原理入手，然后在從變頻器的應用上舉例，再由變頻器的參數分析，最后 運行過程中存在的干擾問題的分析，提出了解決這些問題的實際方法。隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，變頻器應用存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。隨著工業現場和社會環境對變頻 器的要求不斷提高，滿足實際需要的真正“綠色”變頻器不久也會面世 謝 辭 在我做畢業設計，完成畢業論文的自始至終得到了老師的悉心指導 和熱情關懷。 老師淵博的知識、高尚的品格、嚴謹的治學態度感染了我。不但在做學問上，更在為人上讓我受益匪淺。在此，謹此向張老師表示最衷心的感謝和最誠摯的敬意 。 本次畢業設計中，得到了學院和實驗室很多老師的悉心教導與資料提供，得到了同學、室友的熱情幫助和支持 ，使我能順利完成畢業設計，我對他們表示衷心感謝。 最后，感謝所有給我指導、關心、幫助和支持的人們 . 參考文獻 1 韓安榮 .通用變頻器及其應用（第 2 版） [M].北京：機械工業出版社， 2021 2 吳忠智，吳加林，變頻器應用手冊 [Z].北京： 機械工業出版社， 1995 3 王定華等 .電磁兼容性原理與設計 [M].四川：電子科技大學出版社， 1995 4 電磁兼容性術語（ GB/T4365 1995） [S].北京：中國標準出版社， 1996 5 張宗桐 .變頻器及其裝置的 EMC 要求 [J.，變頻器世界， 2021，（ 9） 6 鄭旭東，關鴻權，吳赤兵 .通用變頻器運行過程中存在的問題及對策 [J].石化技術， 2021 21 目錄 一 緒論 二 變頻器簡介 變頻器的原理 變頻器控制電路組成 自由地改變電機的旋轉速度 基本概念 變頻器的分類 變頻器中常用的控制方式 關于散熱的問題 變頻器的應用 變頻器參數 三 變頻調速系統的主要 干擾源 及其危害 主要電磁干擾源 電磁干擾 的途徑 變頻器干擾的危害 諧波和電磁輻射對電網及其它系統的危害 有關諧波的國際及國家標準 四 抗電干擾的措施 在工程上采用抗干擾的措施 正確安裝 采用電抗器 減少變頻器諧波及電磁輻射對設備干擾的方法 使用隔離變壓器 使用濾波模 塊或組件 選用具有開關電源的儀表等低壓設備 作好信號線的抗干擾 五 變頻控制系統 變頻控制系統設計中應注意的問題 變頻器的控制方式今后 的 幾個發展 方面 六 結束語 七 謝詞 八 參考文獻 22