變頻器的諧波干擾與抑制變頻器中要進(jìn)行大功率二極管整流、大功率晶體管逆變，結(jié)果是在輸入輸出回路產(chǎn)生電流高次諧波，干擾供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備。在實(shí)際使用過(guò)程中，經(jīng)常遇到變頻器諧波干擾問(wèn)題，下面簡(jiǎn)單介紹諧波產(chǎn)生的機(jī)理、傳播途徑及有效抑制干擾的方法。變頻器諧波產(chǎn)生機(jī)理變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開(kāi)關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào)。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電流信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形，對(duì)于GTR大功率逆變?cè)?，其PWM的載波頻率為2?3kHz，而IGBT大功率逆變?cè)腜WM最高載頻可達(dá)15kHz。同樣，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過(guò)電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。抑制諧波干擾常用的方法諧波的傳播途徑是傳導(dǎo)和輻射，解決傳導(dǎo)干擾主要是在電路中把傳導(dǎo)的高頻電流濾掉或者隔離；解決輻射干擾就是對(duì)輻射源或被干擾的線路進(jìn)行屏蔽。具體常用方法：（1）變頻系統(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。（2）在變頻器輸入側(cè)與輸出側(cè)串接合適的電抗器，或安裝諧波濾波器，濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波和增大電源或負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的。（3）電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝分別敷設(shè)，避免輻射干擾。（4）信號(hào)線采用屏蔽線，且布線時(shí)與變頻器主回路控制線錯(cuò)開(kāi)一定距離（至少20cm以上），切斷輻射干擾。（5）變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電器設(shè)備的地線必須與變頻器配線分開(kāi)，使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。抑制諧波干擾實(shí)例例1，某變頻切換控制系統(tǒng)，變頻器啟動(dòng)運(yùn)行正常，而鄰近液位計(jì)讀數(shù)偏高，一次表輸入4mA時(shí)，液位顯示不是下限值；液位未到設(shè)定上限值時(shí)，液位計(jì)卻顯示上限，致使變頻器接收停機(jī)指令，迫使變頻器停止運(yùn)行。這顯然是變頻器的高次諧波干擾液位計(jì)，干擾傳播途徑是液位計(jì)的電源回路或信號(hào)線。解決辦法：將液位計(jì)的供電電源取自另一供電變壓器，諧波干擾減弱，再將信號(hào)線穿入鋼管敷設(shè)，并與變頻器主回路線隔開(kāi)一定距離，經(jīng)這樣處理后，諧波干擾基本抑制，液位計(jì)工作恢復(fù)正常。例2,某變頻控制液位顯示系統(tǒng)，液位計(jì)與變頻器在同一個(gè)柜體安裝，變頻器工作正常，而液位計(jì)顯示不準(zhǔn)且不穩(wěn)，起初我們懷凝一次表、二次表、信號(hào)線及流體介質(zhì)有問(wèn)題，更換所有這些儀表、信號(hào)電纜，并改善流體特性，故障依然存在，而這故障就是變頻器的高次諧波電流通過(guò)輸出回路電纜向外輻射，傳遞到信號(hào)電纜，引起干擾。解決辦法：液位計(jì)信號(hào)線及其控制線與變頻器的控制線及主回路線分開(kāi)一定距離，且柜體外信號(hào)線穿入鋼管敷設(shè)，外殼良好接地，故障排除。例3,某變頻控制系統(tǒng)，由兩臺(tái)變頻器組成，且在同一柜體內(nèi)，變頻器調(diào)頻方式均為電位器手調(diào)方式，運(yùn)行某一臺(tái)變頻器時(shí)，工作正常，兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，頻率互相干擾，即調(diào)節(jié)一臺(tái)變頻器的電位器對(duì)另一臺(tái)變頻器的頻率有影響，反過(guò)來(lái)也一樣。開(kāi)始我們認(rèn)為是電位器及控制線故障，排除這種可能后，斷定是諧波干擾引起。解決辦法：把其中一只電位器移到其他柜體固定，且引線用屏蔽信號(hào)線，結(jié)果干擾減弱。為了徹底抑制干擾，重新加工一個(gè)電控柜，并與原柜體一定距離放置，把其中的一臺(tái)變頻器移到該電控柜，相應(yīng)的接線及引線作必要的改動(dòng)，這樣處理后，干擾基本消除，故障排除。例4,某變頻控制系統(tǒng)，切換兩套機(jī)泵，原先機(jī)泵是*自耦降壓?jiǎn)?dòng)工頻運(yùn)行正常，現(xiàn)改為變頻運(yùn)行，雖能實(shí)現(xiàn)調(diào)頻減速功能，但變頻器輸出端到電動(dòng)機(jī)間的輸出線嚴(yán)重發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)外殼溫升加重，經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)跳閘。這是由于變頻器輸出電壓和電流信號(hào)中包含PWM高次諧波，而諧波電流在輸出導(dǎo)線和電動(dòng)機(jī)繞線上形成附加功率損耗。解決辦法：把變頻器輸入線與輸出線分開(kāi)，分別走各自的電纜溝，選用大一號(hào)截面的電纜換原先電纜，輸出端與電動(dòng)機(jī)之間的電纜長(zhǎng)度盡可能短。這樣處理后，發(fā)熱故障排除。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的各種變頻器高次諧波干擾，基本上都能照以上介紹的方法順利抑制，但對(duì)諧波成分及幅度要求很嚴(yán)的設(shè)備，徹底抑制高次諧波干擾非常困難，有待進(jìn)一步攻關(guān)解決變頻器基頻設(shè)置參數(shù)的概念摘自永宏P(guān)LC-FATEK-李清流技術(shù)主頁(yè)lty2006-04-2113:24/bbs/ccb/index.cgi一、 基頻參數(shù)的概念變頻器基頻參數(shù)的示意圖如圖：基頻以下，變頻器的輸出電壓隨輸出頻率的變化而變化，V/F=^數(shù)，適合恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性?；l以上，變頻器的輸出電壓維持電源額定電壓不變，適合恒功率負(fù)載特性。二、 如何設(shè)置基頻基頻參數(shù)設(shè)置應(yīng)該以電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)設(shè)置，而不能根據(jù)負(fù)載特性設(shè)置，即使電動(dòng)機(jī)選型不適合負(fù)載特性，以必須盡量遵循電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，否則，容易過(guò)流或過(guò)載。例如：如果電機(jī)的額定工作頻率為50HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為50HZ；如果電機(jī)的額定工作頻率為60HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為60HZ；如果電機(jī)的額定工作頻率為100HZ，基頻應(yīng)設(shè)置為100HZ。如果電動(dòng)機(jī)選擇專用的交流變頻電機(jī)，電機(jī)一般都標(biāo)注恒轉(zhuǎn)矩、恒功率調(diào)速范圍。如果標(biāo)注5?100HZ為恒轉(zhuǎn)矩，100?150HZ為恒功率，基頻應(yīng)該設(shè)置為100HZ。二、基頻設(shè)置的注意點(diǎn)基頻參數(shù)直接反映變頻器輸出電壓和輸出頻率的關(guān)系，如果設(shè)置不當(dāng)容易造成電動(dòng)機(jī)的過(guò)流或過(guò)載。如圖2所示，一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)的額定工作頻率為50HZ，額定電壓380V。如果變頻器的基頻設(shè)置低于50HZ（如基頻1），V/F比例高，同等頻率的輸出電壓高，輸出電流高，在啟動(dòng)時(shí)，容易造成過(guò)流。如果變頻器的基頻設(shè)置高于50HZ（如基頻2），V/F比例低，同等頻率的輸出電壓低，輸出電流低，在啟動(dòng)時(shí)，容易造成無(wú)法啟動(dòng)而過(guò)載。常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會(huì)導(dǎo)致變頻器不能正常工作。參數(shù)設(shè)置常用變頻器，一般出廠時(shí)，廠家對(duì)每一個(gè)參數(shù)都有一個(gè)默認(rèn)值，這些參數(shù)叫工廠值。在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以面板操作方式正常運(yùn)行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對(duì)變頻器參數(shù)時(shí)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：（1） 確認(rèn)電機(jī)參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。（2） 變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。（3） 設(shè)定變頻器的啟動(dòng)方式，一般變頻器在出廠時(shí)設(shè)定從面板啟動(dòng)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況選擇啟動(dòng)方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。（4） 給定信號(hào)的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當(dāng)然對(duì)于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實(shí)際情況修改相關(guān)參數(shù)。變頻器參數(shù)設(shè)置變頻器的設(shè)定參數(shù)較多，每個(gè)參數(shù)均有一定的選擇范圍，使用中常常遇到因個(gè)別參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，導(dǎo)致變頻器不能正常工作的現(xiàn)象，因此，必須對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)定。1、 控制方式：即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)辨識(shí)。2、 最低運(yùn)行頻率：即電機(jī)運(yùn)行的最小轉(zhuǎn)速，電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，其散熱性能很差，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速下，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。而且低速時(shí)，其電纜中的電流也會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱。3、 最高運(yùn)行頻率：一般的變頻器最大頻率到60Hz,有的甚至到400Hz,高頻率將使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)普通電機(jī)來(lái)說(shuō)，其軸承不能長(zhǎng)時(shí)間的超額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否能承受這樣的離心、力。4、 裁波頻率：載波頻率設(shè)置的越高其高次諧波分量越大，這和電纜的長(zhǎng)度，電機(jī)發(fā)熱，電纜發(fā)熱變頻器發(fā)熱等因素是密切相關(guān)的。5、 電機(jī)參數(shù)：變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。6、 跳頻：在某個(gè)頻率點(diǎn)上，有可能會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，特別在整個(gè)裝置比較高時(shí)；在控制壓縮機(jī)時(shí)，要避免壓縮機(jī)的喘振點(diǎn)。變頻器參數(shù)設(shè)置（二）變頻器功能參數(shù)很多，一般都有數(shù)十甚至上百個(gè)參數(shù)供用戶選擇。實(shí)際應(yīng)用中，沒(méi)必要對(duì)每一參數(shù)都進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，多數(shù)只要采用出廠設(shè)定值即可。一、 加減速時(shí)間加速時(shí)間就是輸出頻率從0上升到最大頻率所需時(shí)間，減速時(shí)間是指從最大頻率下降到0所需時(shí)間。通常用頻率設(shè)定信號(hào)上升、下降來(lái)確定加減速時(shí)間。在電動(dòng)機(jī)加速時(shí)須限制頻率設(shè)定的上升率以防止過(guò)電流，減速時(shí)則限制下降率以防止過(guò)電壓。加速時(shí)間設(shè)定要求：將加速電流限制在變頻器過(guò)電流容量以下，不使過(guò)流失速而引起變頻器跳閘；減速時(shí)間設(shè)定要點(diǎn)是：防止平滑電路電壓過(guò)大，不使再生過(guò)壓失速而使變頻器跳閘。加減速時(shí)間可根據(jù)負(fù)載計(jì)算出來(lái)，但在調(diào)試中常采取按負(fù)載和經(jīng)驗(yàn)先設(shè)定較長(zhǎng)加減速時(shí)間，通過(guò)起、停電動(dòng)機(jī)觀察有無(wú)過(guò)電流、過(guò)電壓報(bào)警；然后將加減速設(shè)定時(shí)間逐漸縮短，以運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生報(bào)警為原則，重復(fù)操作幾次，便可確定出最佳加減速時(shí)間。二、 轉(zhuǎn)矩提升又叫轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，是為補(bǔ)償因電動(dòng)機(jī)定子繞組電阻所引起的低速時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，而把低頻率范圍f/V增大的方法。設(shè)定為自動(dòng)時(shí)，可使加速時(shí)的電壓自動(dòng)提升以補(bǔ)償起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)加速順利進(jìn)行。如采用手動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，根據(jù)負(fù)載特性，尤其是負(fù)載的起動(dòng)特性，通過(guò)試驗(yàn)可選出較佳曲線。對(duì)于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如選擇不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)低速時(shí)的輸出電壓過(guò)高，而浪費(fèi)電能的現(xiàn)象，甚至還會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)電流大，而轉(zhuǎn)速上不去的現(xiàn)象。三、 電子熱過(guò)載保護(hù)本功能為保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱而設(shè)置，它是變頻器內(nèi)CPU根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)電流值和頻率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的溫升，從而進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。本功能只適用于“一拖一”場(chǎng)合，而在“一拖多”時(shí)，則應(yīng)在各臺(tái)電動(dòng)機(jī)上加裝熱繼電器。電子熱保護(hù)設(shè)定值(%)=[電動(dòng)機(jī)額定電流(A)/變頻器額定輸出電流(A)]X100%。四、 頻率限制即變頻器輸出頻率的上、下限幅值。頻率限制是為防止誤操作或外接頻率設(shè)定信號(hào)源出故障，而引起輸出頻率的過(guò)高或過(guò)低，以防損壞設(shè)備的一種保護(hù)功能。在應(yīng)用中按實(shí)際情況設(shè)定即可。此功能還可作限速使用，如有的皮帶輸送機(jī)，由于輸送物料不太多，為減少機(jī)械和皮帶的磨損，可采用變頻器驅(qū)動(dòng)，并將變頻器上限頻率設(shè)定為某一頻率值，這樣就可使皮帶輸送機(jī)運(yùn)行在一個(gè)固定、較低的工作速度上。* 五、偏置頻率有的又叫偏差頻率或頻率偏差設(shè)定。其用途是當(dāng)頻率由外部模擬信號(hào)（電壓或電流）進(jìn)行設(shè)定時(shí)，可用此功能調(diào)整頻率設(shè)定信號(hào)最低時(shí)輸出頻率的高低，如圖1。有的變頻器當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào)為0%時(shí)，偏差值可作用在0?fmax范圍內(nèi)，有的變頻器（如明電舍、三墾）還可對(duì)偏置極性進(jìn)行設(shè)定。如在調(diào)試中當(dāng)頻率設(shè)定信號(hào)為0%時(shí)，變頻器輸出頻率不為0Hz，而為xHz，則此時(shí)將偏置頻率設(shè)定為負(fù)的xHz即可使變頻器輸出頻率為0Hz。六、 頻率設(shè)定信號(hào)增益此功能僅在用外部模擬信號(hào)設(shè)定頻率時(shí)才有效。它是用來(lái)彌補(bǔ)外部設(shè)定信號(hào)電壓與變頻器內(nèi)電壓（+10v）的不一致問(wèn)題；同時(shí)方便模擬設(shè)定信號(hào)電壓的選擇，設(shè)定時(shí)，當(dāng)模擬輸入信號(hào)為最大時(shí)（如10v、5v或20mA），求出可輸出f/V圖形的頻率百分?jǐn)?shù)并以此為參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可；如外部設(shè)定信號(hào)為0?5v時(shí)，若變頻器輸出頻率為0?50Hz，則將增益信號(hào)設(shè)定為200%即可。七、 轉(zhuǎn)矩限制可分為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制兩種。它是根據(jù)變頻器輸出電壓和電流值，經(jīng)CPU進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算，其可對(duì)加減速和恒速運(yùn)行時(shí)的沖擊負(fù)載恢復(fù)特性有顯著改善。轉(zhuǎn)矩限制功能可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速和減速控制。假設(shè)加減速時(shí)間小于負(fù)載慣量時(shí)間時(shí)，也能保證電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)矩設(shè)定值自動(dòng)加速和減速。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩功能提供了強(qiáng)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩功能將控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差，而將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩限制在最大設(shè)定值內(nèi)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增大時(shí)，甚至在加速時(shí)間設(shè)定過(guò)短時(shí)，也不會(huì)引起變頻器跳閘。在加速時(shí)間設(shè)定過(guò)短時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不會(huì)超過(guò)最大設(shè)定值。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大對(duì)起動(dòng)有利，以設(shè)置為80~100%較妥。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動(dòng)力越大，適合急加減速的場(chǎng)合，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過(guò)大會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓報(bào)警現(xiàn)象。如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%，可使加到主電容器的再生總量接近于0,從而使電動(dòng)機(jī)在減速時(shí)，不使用制動(dòng)電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會(huì)跳閘。但在有的負(fù)載上，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%時(shí)，減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成變頻器反復(fù)起動(dòng)，電流大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使變頻器跳閘，應(yīng)引起注意。八、 加減速模式選擇又叫加減速曲線選擇。一般變頻器有線性、非線性和S三種曲線，通常大多選擇線性曲線；非線性曲線適用于變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如風(fēng)機(jī)等；S曲線適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其加減速變化較為緩慢。設(shè)定時(shí)可根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，選擇相應(yīng)曲線，但也有例外，筆者在調(diào)試一臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)的變頻器時(shí)，先將加減速曲線選擇非線性曲線，一起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)變頻器就跳閘，調(diào)整改變?cè)S多參數(shù)無(wú)效果，后改為S曲線后就正常了。究其原因是：起動(dòng)前引風(fēng)機(jī)由于煙道煙氣流動(dòng)而自行轉(zhuǎn)動(dòng)，且反轉(zhuǎn)而成為負(fù)向負(fù)載，這樣選取了S曲線，使剛起動(dòng)時(shí)的頻率上升速度較慢，從而避免了變頻器跳閘的發(fā)生，當(dāng)然這是針對(duì)沒(méi)有起動(dòng)直流制動(dòng)功能的變頻器所采用的方法。九、 轉(zhuǎn)矩矢量控制矢量控制是基于理論上認(rèn)為：異步電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)