1.变频器工作原理

变频器是交流电机的控制装置，其主要功能是通过改变电机的工作频率来达到节能的目的。根据其工作原理，可分为两类：换流器和U/F控制器。逆变器是将直流电流转化为AC电流的过程。根据直流器件的不同，可分为电压型和电流型。一般采用电压源逆变器作为串联谐振逆变器。逆变器工作时，逆变器与电机直接连接，将DC电压转换为AC，电容器作为DC滤波器；电流源逆变器是一种典型的并联逆变器，可以将电力从DC转换为交流。U/f控制器的功能是调节电机的供电频率和输出电压，从而有效解决系统工作中的电力和效率不稳定问题。变频调速和电机工作时，电机输入的变频电流首先通过整流和平滑波，然后通过整流器将交流电转换为电压稳定的DC，然后通过逆变器将直流电压转换为PWM，然后通过脉冲电压的变化调整电机的转矩和转速。

2.电气设备变频器的主要干扰源及其原因

2.1谐波干扰

在电网中引起局部串联或并联共振，使谐波得到放大。这使得电网中的电子元件增加了谐波损失，从而减少了电能的传递和变换，也降低了电器的效率。谐波可通过电网传输到其他电器，导致继电器和其他保护装置错误或电子仪器测量不准确，影响电力装置的正常运行。例如，谐波会使变压器发生机械振动，导致局部过热、绝缘老化，缩短使用寿命，甚至导致故障；还有传导谐波，可能影响电器内部软硬件的正常运行。EMI干扰控制信号、检测信号和频率转换器输出线附近的其他弱电信号。在某些情况下，系统无法得到准确的检测信号，或控制系统出现故障。正常情况下，变频调速对电网容量大的系统影响不大，因此大多数用户对其谐波的关注较少。但在无线通信系统中，由于系统容量有限，谐波带来的干扰不容忽视。

2.2射频传导干扰

在脉冲加载电压的作用下，输入换流器的电网电流一般为脉冲型，其频率成分较多。这种高频成分的电流在整个电网中传播，也会对同一电网中的各种电气设备产生一定的影响。射频辐射和射频的原因和过程完全不同。这种方法不是由于电网的高输入频率，而是集中在频率转换器的输入和输出端。变频器工作时，由于其输入输出电流与天线本身相似，电缆传输的脉冲调制电压也含有大量的高频成分，因此在传输脉冲调制电压时，往往会产生电磁波辐射，干扰周围的电磁装置。与其他干扰问题不同，射频电磁波来自光缆，其干扰效应往往与电力设备和频率转换装置之间的距离有关。设备离变频装置越近，干扰就越大。

2.3变频器数字电路产生的高频干扰

变频调制解调器包括数字电路。由于电路结构、内部连接线、工作过程等因素的影响，在一定程度上也会产生大量的高频干扰，如：①电源干扰：开关时的冲击电流、电路逻辑状态变化时的电流、电压变化、温度变化时的直流脉动、负载变化时的冲击、闪电等。②串音：在多芯和成束电缆之间，在印刷电路板上并排印刷线之间的EMT，或在变频器中的长线。③工作过程干扰：主要是数字设备切换电源高频辐射干扰、逻辑电路断开、连接电压、电流变化率过大引起的内部干扰、内部结构设计不合理引起的数字电路异常振动。④其他:地线干扰、公共阻抗干扰、静电放电干扰等。波成分和互调产物通过电路传输，达到一定辐射条件后，也会以电磁波的形式辐射到大气中。

2.4电磁干扰

电磁干扰（EMI）EMI是指由于外界噪声和不想要的信号而产生的EMI，通常通过电路传输，并通过电场传输。逆变器的整流电路是电力系统中的非线性负荷，产生的谐波会对电网中的其他电子和电气设备产生谐波。此外，变频调速系统中的逆变器大多采用PWM技术，在切换模式下工作，产生较大的耦合噪声。变频调速装置是一种电磁干扰电源。变频调速系统的输入输出电流中含有大量的高阶谐波成分和低阶谐波，会导致电力系统的无功损失。它们以不同的方式传输能量，从而干扰频率转换装置和其他装置。变换器的输入端为二极管整流器和电容滤波器。当供电线路上的电压高于电容器上的DC电压时，整流桥只会产生充电电流。因此，在供电电压范围附近，总是有不连续的脉冲波。它具有很强的高次谐波分量。

3.解决电气设备变频器干扰的方法

3.1正确接地

虽然消除变频器电磁干扰的方法有很多，但最重要的是确保其正确接地。正确的接地方式不仅可以减少对外部电器的干扰，而且可以有效地抑制外部干扰，使其安全稳定地工作。EMI的防治效果非常显著。具体方法：将逆变器与其他设备隔离。选择与其他弱电装置相隔一段距离的合适接地点，并将接地电极隔开。根据要求选择合适的接地线。接地导线的选择一般根据实际情况确定，但导线的截面和长度应控制在4mm以内，接地PE、E、G的接地电阻应小于4。此外，为了减少电力装置的干扰，必须隔离其他机械装置的接地、工作接地、控制信号和主线路导线，并在安装独立接地装置后与配电箱的电接点连接。

3.2使用电抗器

在变频调速装置中使用电抗器时，其输入电流中有相当一部分是低频谐波，如5、7次谐波不仅会损失大量的无功功率，还会降低输入线的功率，影响电力系统的正常工作。为了保证电力系统和变频调速系统的正常工作，解决EMI问题，必须将电抗器与变频电源的输入线连接起来，以降低输入电压。具体方法：根据接头的不同，可分为DC和交流。一般来说，如果频率转换器需要更高的功率，可以在整流桥和滤波电容器之间设置一个小的DC电阻，以最大限度地提高其功率（一般来说，DC电抗器可以将功率提高到0.95）。为了解决涌电流或整流器的电源和电压问题，可以减少电流影响，抑制谐波电流，提高电流和电压的平衡。

3.3使用电绝缘线

除了屏蔽设备和线路外的干扰源外，电线绝缘还可以利用电线绝缘将干扰源与易受干扰的电线隔离，避免电气接触，有效防止导电干扰。例如，为了有效隔离电源线，如电源、控制器和发射机，可以在电源线上安装特殊的噪声隔离变压器。

3.4使用过滤器

在变频器的操作过程中，提供一个过滤器。由于变流器通常使用电源线将干扰信号传输到电源和电机的通道，因此变流器的输入端和输出端通常安装不同类型的滤波器，以抑制从电源线发送的干扰信号。例如，在频率转换器的输入端，如果输入线与发射机、控制器等敏感电子装置相连，则应在适当的地方（根据滤波器类型）安装线过滤器或辐射过滤器，通过提高线路的高频阻抗和吸收高频谐波来抑制干扰信号。在逆变器的输出端，可以安装一个特殊的输出滤波器，以减少电流中的高阶谐波成分和电机的额外扭矩。

4.结语

分析了变频调速系统中的各种干扰问题，研究了当前的一些实际问题。实际运行证明，控制策略可以保证工业自动化系统中变频器的稳定、可靠、安全运行，并能很好地适应工业变频器的正常运行。随着新技术、新技术、新理论在变频调速领域的应用，“绿色”变频调速系统将在不久的将来出现，以满足实际需要。