2.6 对抗干扰有措施

2.6.1 变频器的干扰源

变频器干扰其他设备的根本原因是因为其输入和输出电流中具有高次谐波成分的缘故，分述如下：

1.变频器的输入电流

如2.4.3节所述，变频器的输入电流中具有很多的谐波成分。这些高次谐波电流除了影响功率因数外，其所产生的电磁波还可能对其他设备形成干扰。

2.变频器的输出电压

绝大多数逆变桥都采用脉宽调制方式，其输出电压为占空比可调的系列矩形波，这样的高频电压波，可能对其他设备形成静电干扰。

3.变频器的输出电流

由于电动机定子绕组的电感性质，定子电流十分接近于正弦波，但其中与载波频率相等的谐波分量由于频率较高，辐射能较大。

2.6.2 干扰信号的传播途径

干扰信号的主要传播途径主要有以下4种：

1.线路传播

由于变频器的输入电流中有很强的谐波成分，使网络电压产生相应的脉动，从而传播到同一网络中的其他电子设备。此外，如果若干设备的地线连接在一起，则变频器输出电流中的高频信号将通过地线传播到其他设备，如图2-42a中途径①所示。

2.辐射传播

因为变频器的输入电流和输出电流中都有频率较高的谐波成分，谐波电流所产生的电磁场具有辐射能。使其他设备（尤其是通信设备）因接收到电磁波信号而受到干扰，如图2-42b中②所示。

3.电磁感应传播

当其他设备的控制线接近变频器的主线路（输入或输出）时，将切割主线路所产生的高频电磁场而产生干扰信号，如图2-42c中③所示。

4.静电感应传播

当其他设备的控制线接近变频器的输出主线路时，变频器输出的高频电压信号，将通过线间的分布电容，传播到其他设备中去，如图2-42d中④所示。

2.6.3 抗干扰的措施

1.电源隔离

电源隔离是防止线路传播的最为有效的方法，有两种情形：

1）在变频器的输入侧加入变压器隔离，如图2-43a中①所示。

2）受干扰设备的容量较小时，可在受干扰设备前，接入隔离变压器，如图2-43b中②所示。

2.加入滤波电路

如图2-42b中③所示。图中，电容器的容量视干扰程度而定。一般情况下，可选（0.47～2）μF，耐压应≥1000V。

3.正确接地

如果将各种电子设备的地线连接到一起后再接地，如图2-44a所示，则地线为相互间传播干扰信号提供了路径。

正确的接地方法应该是每个设备都单独接地，如图2-44b所示。

4.合理布线

合理布线能够在相当大的程度上削弱干扰信号的强度，布线时，应遵循以下3个原则：

1）远离原则 干扰信号的大小与受干扰控制线和干扰源之间距离的平方成反比。因此，各种设备的控制线应尽量远离变频器的输入、输出线。

2）不平行原则 控制线如果和变频器的输入、输出线平行，则两者间的互感较大，分布电容也大，故电磁感应和静电感应的干扰信号也越大。

因此控制线在空间上，应尽量和变频器的输入、输出线交叉，最好是垂直交叉。

3）相绞原则 两根控制线相绞，能够有效地抑制差模干扰信号。这是因为两个相邻绞距中，通过电磁感应产生的干扰电流的方向是相反的，如图2-45所示。

资料表明，绞距越小，则抑制差模干扰信号的效果越好。

5.采用屏蔽线

为了防止各种感应干扰信号，常常采用在线路外部由金属层屏蔽的方式。但控制线和主电路屏蔽层的接地方法却是不一样的，说明如下：

1）控制线的屏蔽层 控制电路是干扰的“受体”。当它靠近主电路时，要受到高频电磁场的感应干扰。屏蔽层的作用是阻挡主电路的高频电磁场，但它在阻挡高频电磁场的同时，屏蔽层自己也会因切割高频电磁场而受到感应。当一端接地时，因不构成回路，产生不了电流，如图2-46a中之①所示。而如果两端接地的话，就有可能与控制线构成回路，在控制线里产生干扰电流。所以控制电路的屏蔽层只能一端接地。

2）主电路的屏蔽层 主电路的高频谐波电流是干扰其他设备的主体，它的电流是几安、几十安甚至几百安级的，高次谐波电流所产生的高频电磁场是较强的。因此，抗干扰的着眼点是如何削弱高频电磁场。三相高次谐波电流可以分为正序分量、逆序分量和零序分量。其中正序分量和逆序分量的三相之间，都是互差2π/3电角度的，它们的合成磁场等于0，自己就抵消了。只有三相零序分量是同相位的，互相叠加，产生强大的电磁场。削弱的方法是采用四心电缆，如图2-46b中②所示。这第4根电缆线将切割零序电流的磁场而产生感应电动势，并和屏蔽层构成回路而有感应电流。根据楞次定律，该感应电流必将削弱零序电流的磁场。所以主电路的屏蔽层是两端都接地的。