En una variedad de sistemas de control industrial, con el uso generalizado de dispositivos electrónicos de potencia como los convertidores de frecuencia, la interferencia electromagnética del sistema (EMI) es cada vez más grave, las técnicas de diseño anti-interferencia correspondientes (es decir, la compatibilidad electromagnética EMC) se ha vuelto cada vez más importante que se ha vuelto cada vez más importante . La interferencia del sistema del convertidor de frecuencia a veces puede causar daños directamente al hardware al sistema, y a veces no puede dañar el hardware del sistema, pero a menudo hacer que la operación del programa del sistema de microprocesadores fuera fuera de control, lo que resulta en una falla de control, lo que provoca equipos y accidentes de producción. Por lo tanto, cómo mejorar la capacidad y confiabilidad anti-interferencia del sistema es una parte importante del desarrollo y la aplicación de dispositivos de automatización no se puede ignorar, sino también una de las claves para la aplicación y la promoción de la tecnología de control de computadora. Cuando se trata del problema anti-interferencia del convertidor de frecuencia, en primer lugar, debemos comprender la fuente de interferencia, el modo de propagación y luego tomar diferentes medidas para estas interferencias.
Primero, la fuente de interferencia del inversor
El primero es la interferencia de la cuadrícula de energía externa. Interferencia armónica en la cuadrícula principalmente a través del inversor de interferencia de la fuente de alimentación del inversor. Hay una gran cantidad de fuentes armónicas en la red eléctrica, como varios equipos de rectificadores, equipos de intercambio de CA y CC, equipos de ajuste de voltaje electrónico, cargas no lineales y equipos de iluminación. Todas estas cargas hacen el voltaje y la corriente en la cuadrícula para producir distorsión de la forma de onda, produciendo así una interferencia dañina a otros equipos en la cuadrícula. Fuente de alimentación del convertidor de frecuencia de la interferencia contaminada de la red de alimentación de CA Si no se trata, el ruido de la cuadrícula será a través del convertidor de frecuencia de interferencia de la potencia de la cuadrícula. La interferencia de la fuente de alimentación al convertidor de frecuencia es (1) sobrevoltaje excesivo, bajo voltaje, pérdida de potencia instantánea (2) Surge, Drop (3) Pulso de voltaje de espiga (4) Interferencia de radiofrecuencia.
1, equipo convertidor de tiristor en la interferencia del inversor
Cuando hay un equipo convertidor de tiristores de gran capacidad en la red de la fuente de alimentación, debido a que el tiristor siempre conduce en parte de cada mitad ciclo de fase, es fácil hacer que el voltaje de la red fuera y la forma de onda se distorsione seriamente. Hace posible que el circuito del rectificador en el lado de entrada del inversor se dañe debido a la aparición de un gran voltaje de inversión inversa, lo que puede conducir a la descomposición del circuito de entrada y quemarse.
2, interferencia del condensador de compensación de potencia con el convertidor de frecuencia
El sector eléctrico del factor de potencia de la unidad de potencia tiene ciertos requisitos, por esta razón, muchos usuarios están en la subestación utilizando el método de compensación de condensadores centralizados para mejorar el factor de potencia. En el proceso transitorio de entrada o corte del condensador de compensación, es probable que el voltaje de la red tenga un valor máximo muy alto, como resultado del cual el diodo del rectificador del convertidor de frecuencia puede estar sometido a un voltaje y descomposición inversa excesivos.
En segundo lugar, el inversor mismo a la interferencia externa. El puente rectificador del inversor es una carga no lineal en la cuadrícula, y los armónicos que genera producen interferencia armónica a otros equipos electrónicos y eléctricos en la misma cuadrícula. Además, el inversor del convertidor de frecuencia adopta principalmente la tecnología PWM, cuando se trabaja en modo de conmutación y realiza la conmutación de alta velocidad, genera mucho ruido de acoplamiento. Por lo tanto, el inversor es una fuente de interferencia electromagnética a otros equipos electrónicos y eléctricos en el sistema.
Las corrientes de entrada y salida del inversor contienen muchos armónicos altos. Además de los armónicos más bajos que pueden constituir la pérdida de energía reactiva de la fuente de alimentación, hay muchos componentes armónicos de muy alta frecuencia. Extendirán su energía de varias maneras, formando señales de interferencia al inversor mismo y otros equipos.
(1) Forma de onda de corriente de entrada El lado de entrada del inversor es un rectificador de diodo y un circuito de filtro de condensador. Obviamente, hay una corriente de carga en el puente del rectificador solo cuando el voltaje de línea UL de la fuente de alimentación es mayor que el voltaje de CC UD en los extremos del condensador. Por lo tanto, la corriente de carga siempre aparece cerca del valor de amplitud del voltaje de suministro en forma de una onda de choque discontinua. Tiene un fuerte componente armónico alto. Los datos muestran que los componentes armónicos de los armónicos quinto y séptimo en la corriente de entrada son los más grandes, que son 80% y 70% de la onda fundamental de 50Hz, respectivamente.
(2) las formas de onda de voltaje y corriente de salida La gran mayoría del puente inversor inversor se usa modulación SPWM, el voltaje de salida para el ciclo de trabajo de acuerdo con la distribución sinusoidal de una serie de onda de forma rectangular; Debido a la naturaleza inductiva del devanado del estator del motor, la corriente del estator está muy cerca de la onda sinusoidal. Sin embargo, los componentes armónicos iguales a la frecuencia portadora aún son grandes.
Segundo, la propagación de la señal de interferencia
El convertidor de frecuencia puede producir armónicos de potencia más grandes, debido a la mayor potencia, otro equipo en la interferencia del sistema es fuerte, su ruta de interferencia y su ruta de interferencia electromagnética general es consistente, dividido principalmente en conducción (es decir, acoplamiento del circuito), radiación electromagnética, acoplamiento inductivo. Específicamente: en primer lugar, los equipos electrónicos y eléctricos circundantes para producir radiación electromagnética; En segundo lugar, el motor de tracción directa para producir ruido electromagnético, lo que aumenta el consumo de hierro y cobre del motor; e interferencia de conducción a la fuente de alimentación, a través de la red de distribución a otros equipos del sistema; y finalmente inversor a las otras líneas vecinas para producir un acoplamiento inductivo, inducción del voltaje o corriente de interferencia. Del mismo modo, la señal de interferencia en el sistema a través de la misma manera de interferir con el funcionamiento normal del inversor.
(1) Método de acoplamiento de circuito, es decir, a través de la propagación de la red de la fuente de alimentación. Como la corriente de entrada no es sinusoidal, cuando la capacidad del inversor es grande, hará que la distorsión del voltaje de la red, afecte el trabajo de otros equipos, y al mismo tiempo, el lado de salida de la interferencia de conducción generada por la directa El accionamiento de la pérdida de cobre del motor, la pérdida de hierro aumentó significativamente, afectando las características operativas del motor. Obviamente, este es el principal modo de propagación de la señal de interferencia de corriente de entrada del inversor.
(2) Acoplamiento inductivo Cuando el circuito de entrada o el circuito de salida del inversor están cerca del circuito de otros equipos, la alta señal armónica del inversor se acoplará a otros equipos por inducción. Hay dos formas de inducción:
A, forma de inducción electromagnética, que es la forma principal de la señal de interferencia de corriente;
B, forma de inducción electrostática, que es la forma principal de la señal de interferencia de voltaje.
(3) Radiación en el aire, es decir, radiación electromagnética en el aire, que es el principal modo de propagación de componentes armónicos de alta frecuencia.
Tercero, contramedidas anti-interferencia del sistema de control de frecuencia
De acuerdo con los principios básicos del electromagnetismo, la formación de interferencia electromagnética (EMI) debe tener tres elementos: fuentes de interferencia electromagnética, vías de interferencia electromagnética, sistemas sensibles a la interferencia electromagnética. Para evitar la interferencia, se puede utilizar el anti-interferencia de hardware y el software anti-interferencia. Entre ellos, el anti-juguete del hardware es la aplicación del sistema de medidas anti-Jamming más básicas e importantes, generalmente de la resistencia y la prevención de los dos aspectos para inhibir la interferencia, el principio general es inhibir y eliminar la fuente de interferencia, cortar, cortar APAGADO la interferencia al canal acoplado del sistema, reduzca la sensibilidad de la señal de interferencia del sistema. Se pueden utilizar medidas específicas en aislamiento de ingeniería, filtrado, blindaje, conexión a tierra y otros métodos.
1, el llamado aislamiento de interferencia, se refiere a la fuente de interferencia del circuito y susceptible a la parte de interferencia del aislamiento, para que no ocurran la conexión eléctrica. En el sistema de accionamiento de control de frecuencia, generalmente entre la fuente de alimentación y los circuitos de amplificador en la línea de alimentación utilizando transformadores de aislamiento para evitar la conducción de interferencia, el transformador de aislamiento de la fuente de alimentación se puede aplicar al transformador de aislamiento de ruido.
2, en la línea del sistema para establecer el papel del filtro es suprimir la señal de interferencia del inversor a través de la interferencia de conducción de la línea de alimentación a la fuente de alimentación del motor. Para reducir el ruido y la pérdida electromagnética, el lado de salida del convertidor de frecuencia se puede configurar el filtro de salida; Para reducir la interferencia de la fuente de alimentación, el lado de entrada del convertidor de frecuencia se puede configurar el filtro de entrada. Si hay equipos electrónicos sensibles en la línea, se puede configurar un filtro de ruido de la fuente de alimentación en la línea de alimentación para evitar la interferencia de conducción. En los circuitos de entrada y salida del inversor, además de los componentes armónicos más bajos anteriores, hay muchas corrientes armónicas de alta frecuencia, que difundirán su energía de varias maneras para formar señales de interferencia a otros equipos. Los filtros son los principales medios utilizados para atenuar los componentes armónicos de mayor frecuencia. Dependiendo de dónde se usen, se pueden clasificar como.
(1) Filtros de entrada generalmente hay dos tipos de filtros:
a. Los filtros de línea están compuestos principalmente de bobinas inductivas. Atenúa las corrientes armónicas de mayor frecuencia al aumentar la impedancia de la línea a altas frecuencias.
b. Los filtros de radiación están compuestos principalmente de condensadores de alta frecuencia. Absorberá los componentes armónicos de alta frecuencia con energía radiante.
(2) Filtro de salida También consiste en una bobina inductiva. Puede debilitar efectivamente los altos componentes armónicos en la corriente de salida. No solo juega el papel de anti-interferencia, sino que también debilita el par adicional causado por la alta corriente armónica armónica en el motor. Para las medidas anti-interferencia de la salida del convertidor de frecuencia, los siguientes aspectos deben prestarse atención a:
a. No se permite que los condensadores se conecten al lado de salida del convertidor de frecuencia, para no producir una corriente de carga máxima grande (o descarga) en el momento de la conducción del tubo del inversor (apagado), lo que puede dañar el tubo del inversor;
b. Cuando el filtro de salida está compuesto de circuito LC, el lado del condensador de acceso en el filtro debe conectarse con el lado del motor.
3, proteger la fuente de interferencia es la forma más efectiva de suprimir la interferencia. Por lo general, el convertidor de frecuencia en sí con blindaje de hierro, para evitar la fuga de interferencia electromagnética; La línea de salida está mejor protegida con tubo de acero, especialmente cuando se controla el convertidor de frecuencia con señales externas, se requiere que la línea de señal sea lo más corta posible (generalmente dentro de los 20 m), y la línea de señal usando un blindaje de doble núcleo, y con el La línea de alimentación principal (AC380V) y la línea de control (AC220V) están completamente separadas de la misma tubería o canal de línea, nunca se coloca alrededor de las líneas de equipos sensibles electrónicos también requieren blindaje. Para que el blindaje sea efectivo, el escudo debe estar confiable.
4, la conexión a tierra correcta puede hacer que el sistema inhiba efectivamente la interferencia extraña, pero también para reducir el equipo mismo a la interferencia mundial externa. En la aplicación real del sistema, debido a la línea cero de la fuente de alimentación del sistema (línea central), la tierra (conexión a tierra protectora, la conexión a tierra del sistema) no está dividida, la tierra de protección del sistema de control (tierra de protección de la señal de control y la tierra de protección del conductor del circuito principal ) de la conexión caótica, reduciendo en gran medida la estabilidad y la confiabilidad del sistema.
Para los inversores, la conexión a tierra correcta del terminal principal del circuito PE (E, G) es un medio importante para mejorar la capacidad del inversor para suprimir el ruido y reducir la interferencia del inversor, por lo que debe tomarse muy en serio en aplicaciones prácticas. El área de sección transversal del conductor de conexión a tierra del inversor generalmente no debe ser inferior a 2.5 mm2, y la longitud debe controlarse dentro de los 20 m. Se recomienda que la conexión a tierra del inversor y otros equipos de energía se separe, no pueda ser común.
5, el uso de reactor
En la corriente de entrada del convertidor de frecuencia en los componentes armónicos de menor frecuencia (5º armónico, 7º armónico, 11º armónico, 13º armónico, etc.) representó una proporción muy alta de ellos, además de la posible interferencia con el funcionamiento normal de otro equipo. , pero también porque consumen una gran cantidad de potencia reactiva, de modo que la línea del factor de potencia se reduce considerablemente. La cadena de un reactor dentro del circuito de entrada es una forma efectiva de suprimir corrientes armónicas más bajas. Dependiendo de la posición de cableado, hay dos tipos principales:
(1) Reactor conectado en serie entre la fuente de alimentación y el lado de entrada del inversor. Sus funciones principales son:
a. Aumente el factor de potencia a (0. 75-0. 85) suprimiendo la corriente armónica;
b. Debilita la corriente de entrada en el circuito de entrada al inversor;
C, debilita el impacto del desequilibrio del voltaje de la fuente de alimentación.
(2) Reactor de CC conectado en serie entre el puente rectificador y el condensador de filtro. Tiene una sola función, que es debilitar los altos componentes armónicos en la corriente de entrada. Sin embargo, es más efectivo que el reactor de CA para mejorar el factor de potencia, lo que puede alcanzar 0. 95, y tiene las ventajas de estructura simple y tamaño pequeño.
6, cableado racional
Para la señal de interferencia propagada a través del método de inducción, puede debilitarse por la forma del cableado racional. Los métodos específicos son:
(1) La línea de alimentación y la línea de señal del equipo deben estar lejos de las líneas de entrada y salida del inversor;
(2) se deben evitar otras líneas eléctricas y líneas de señal del equipo y las líneas de entrada y salida del inversor paralelas;
Cuarto, la conclusión
Mediante el análisis de las fuentes y las rutas de propagación de interferencia en el proceso de aplicación del convertidor de frecuencia, se han presentado contramedidas prácticas para resolver estos problemas. Con la aplicación continua de nuevas tecnologías y nuevas teorías sobre los convertidores de frecuencia, la atención a los requisitos de EMC de los convertidores de frecuencia se ha convertido en un problema que debe enfrentarse por el diseño y la aplicación de los sistemas de control de control de velocidad del convertidor de frecuencia, y también es uno de claves para la aplicación y promoción del convertidor de frecuencia. Se espera que estos problemas existentes en el convertidor de frecuencia se resuelvan por la función y la compensación del convertidor de frecuencia en sí. El sitio industrial y el entorno social de los requisitos del convertidor de frecuencia continúan mejorando, para satisfacer las necesidades reales del convertidor de frecuencia "verde" real pronto saldrán. Creemos que el problema EMC del inversor se resolverá de manera efectiva.