隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，交流變頻調(diào)速的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在各種調(diào)速方式中，交流變頻調(diào)速技術(shù)已被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為是最理想、最有發(fā)展前途的一種調(diào)速方式了。當(dāng)工廠和設(shè)備采用交流調(diào)速時(shí)，在變頻器的電源側(cè)和電機(jī)側(cè)都會(huì)產(chǎn)生諧波干擾。一方面當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)要防止會(huì)受到外界的電磁干擾；另一方面又要防止產(chǎn)生高次諧波干擾外部其他設(shè)備，即所謂的“EMC”。

一、什么是EMC？

EMC即是“電磁兼容性”。它是指電氣設(shè)備在電磁環(huán)境中良好的工作能力，并且不能產(chǎn)生在此環(huán)境中工作的其它設(shè)備所不能接受的電磁干擾。

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)電磁兼容性的定義是：“電磁兼容性是電子設(shè)備的一種功能，電子設(shè)備在電磁環(huán)境中能完成其功能而不產(chǎn)生不能容忍的干擾。”

我國(guó)頒布的“電磁兼容性”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)電磁兼容性作出如下定義：“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾”。

顯然，電磁兼容性含有雙重含義：抗干擾性和干擾性。

二、變頻器及電磁兼容性

一般來(lái)說(shuō)，電氣設(shè)備必須同時(shí)具有對(duì)高頻和低頻干擾的抑制能力。其中高頻干擾主要包括靜電放電、脈沖干擾和發(fā)射性頻率的電磁場(chǎng)等；而低頻干擾主要指電源電壓波動(dòng)、欠壓和頻率不穩(wěn)定等。通常變頻器能夠運(yùn)行在一個(gè)可能存在著較高電磁干擾（EM1）的工業(yè)環(huán)境中，它既是噪聲發(fā)射源，可能又是噪聲接受器。

1、變頻器所受的外部干擾

1） 晶體管換流設(shè)備對(duì)變頻器的干擾： 當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有容量較大的晶閘管換流設(shè)備時(shí)，由于晶閘管總是在每相半周期內(nèi)的部分時(shí)間導(dǎo)通，容易使網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)凹凸（如圖1-1所示）。它使變頻器輸入側(cè)的整流電路有可能因此出現(xiàn)較大的反向回復(fù)電壓而受到損害。

圖1-1晶閘管換向引起的畸變 圖1-2補(bǔ)償電電容投入時(shí)電壓的畸變
2） 補(bǔ)償電容器的投入和切出對(duì)變頻器的干擾： 當(dāng)在供電線路的變電所內(nèi)采用集中電容補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)提高功率因數(shù)時(shí)，在補(bǔ)償電容投入和切出的暫態(tài)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值（如圖1-2所示）。其結(jié)果是可能使變頻器的整流二極管內(nèi)承受過(guò)高的反向電壓而擊穿。

2、變頻器對(duì)外部的干擾

1） 變頻器電流波形：變頻器的輸入電流和輸出電流中，都具有較強(qiáng)的高次諧波成分，它們將對(duì)其它控制設(shè)備形成干擾，影響其它設(shè)備的正常工作。

· 輸入電流的波形： 如“交-直-交”電壓型變頻器的輸入側(cè)是整流和濾波電路（如圖示2-2所示），只有電源的線電壓U2大于電容兩端的電壓UD時(shí)，整流橋中有充電電流。充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近，呈不連續(xù)的沖擊波形式（如圖2-1所示）。它具有很高的奇次諧波成份，特別是5次和7次諧波，如表一（以西門子MM3變頻器為例）。

圖2—1 輸入電流波形 圖2—3輸出電壓波形
輸出電壓與電流的波形: 絕大多數(shù)變頻器的逆變橋都采用PWM調(diào)制方式(如圖2—2)，其輸出電壓為占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形波（如圖2-3所示）。

寄生電容Cp存在于電機(jī)電纜和電機(jī)內(nèi)部，因此變頻器的PWM輸出電壓波形的開(kāi)關(guān)翼部通過(guò)寄生電容產(chǎn)生一個(gè)高頻脈沖電流Is，使變頻器成為一個(gè)諧波干擾源。由于諧波電流Is的產(chǎn)生源是變頻器,因此它一定要流回變頻器。圖中Ze為 大地阻抗,Zn為動(dòng)力電纜與地之間的阻抗。諧波電流流過(guò)此二阻抗所造成的電壓降,將影響到同一電網(wǎng)上的其它設(shè)備造成干擾。
表一


圖2—2 變頻器噪聲電流流向
3、 干擾信號(hào)的傳播方式

變頻器的輸入和輸出電流中，都含有很多高次諧波成份，它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對(duì)其它設(shè)備的干擾信號(hào)。大體上說(shuō)，干擾信號(hào)的傳播方式有以下幾種

1）電路耦合方式：即通過(guò)電源網(wǎng)絡(luò)傳播。

由于輸入電流為非正弦波，當(dāng)變頻器的容量較大時(shí)，將使網(wǎng)絡(luò)電壓產(chǎn)生畸變，影響其它設(shè)備工作。這是變頻器輸入電流干擾信號(hào)的主要傳播方式。

2）感應(yīng)耦合方式：當(dāng)變頻器輸入電路或輸出電路與其它設(shè)備的電路靠得很近時(shí)，變頻器的高次諧波信號(hào)將通過(guò)感應(yīng)的方式耦合到其它設(shè)備中去。感應(yīng)的方式有兩種

電磁感應(yīng)方式：即通過(guò)電感而感應(yīng)。這是電流干擾信號(hào)的主要傳播方式。

靜電感應(yīng)方式：即通過(guò)線間電容而感應(yīng)。這是電壓干擾信號(hào)的主要傳播方式。

3）空中幅射方式：即以電磁波的方式向空中幅射，這是頻率較高的諧波含量的主要傳播方式。

4、變頻器的抗干擾措施

1）、電抗器（如圖4-1所示）：在變頻器的輸入回路中，頻率較低的諧波含量（5-11次等）所含的比重較高，它們除了可能干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行之外，還因?yàn)樗鼈兿牧舜罅康臒o(wú)功功率，使線路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路中串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。

圖4-1變頻器中穿入電抗器

交流電抗器（進(jìn)線電抗器）：串聯(lián)在電源與變頻器輸入側(cè)之間（如圖4-1中La），進(jìn)線電抗器的主要作用如下：

（1）降低變頻器產(chǎn)生的諧波，同時(shí)增加電源阻抗。
（2）吸收削弱附近設(shè)備產(chǎn)生的浪涌電壓、電流和主電源的電壓尖峰對(duì)變頻器的沖擊。
（3）消弱電源電壓不平衡對(duì)變頻器的影響

直流電抗器（平波電抗器）：串聯(lián)在整流橋和濾波電容之間(如圖4-1中Ld)，它的功能主要就是削弱逆變器輸入電流中的高次諧波成份，并且可通過(guò)抑制諧波電流來(lái)提高功率因數(shù)。

2）濾波器； 在變頻器的輸入輸出側(cè)電路中，除上述較低次的諧波成份外，還有許多頻率較高的諧波電流，它們將以各種方式形成對(duì)其他設(shè)備的干擾信號(hào)，濾波器就是用于削弱頻率較高的諧波分量的方法(如圖4-2所示)。

輸入濾波器：通常有兩種

（1） 線路濾波器：主要由電感線圈構(gòu)成(如圖4-2中F11所示)。它主要通過(guò)增大線路在高頻下的阻抗來(lái)削弱頻率較高的諧波電流。