变频器电磁兼容问题的解决方法

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    由于电力电子技术的广泛应用，各种电磁环境的复杂性，要完全消除电磁噪声干扰是不可能的。但是，根据电磁兼容性原理，可以采取许多控制技术措施减小干扰，使电磁噪声干扰控制在一定范围内，从而保证系统或设备的兼容性。

    形成电磁干扰必须同时具备三个基本要素：电磁干扰源、耦合途径和敏感设备。电磁噪声干扰的程度与变频器控制系统结构、周边设备抗扰性、接线环境、安装距离及接地方法等因素有关。当发生电磁噪声干扰时，需采取不同的对策进行噪声衰减和抑制。

    一般来说，采用屏蔽、滤波隔离、合理接地、合理布线、防雷等方法是抑制电磁噪声干扰的有效措施，有时还采取回避和疏导技术进行处理，如空间方位分离、频率划分与回避、吸收和旁路等，这些控制方法均在工程实践中被广泛采用。有些传统的抗干扰方法和现代电磁兼容技术在控制策略和思想上有本质上的变化和差别。传统的单纯抗干扰方法在控制策略上比较简单，认识比较肤浅，主要的思路集中在怎样设法抑制干扰上，工程技术人员常处于被动地位，哪里有干扰就在哪里就事论事地给予解决，当然，有丰富实践经验的工程师也会采取一些预防措施，但也仅仅是根据经验作一些局部处理，解决问题的方法也是单纯的对抗式措施。电磁兼容性在控制干扰策略上采取的是主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方法。

    在解决电磁噪声干扰的时机上，由设备运行中暴露出不兼容问题而采取挽救修补措施的被动控制，转变成在设备设计初始阶段就开展预测分析和设计，预先检验计算，并全面规划实施方案，做到防患于未然。把电磁兼容性设计和可靠性设计、可维修性设计与设备的基本功能设计并行进行。实践中，以上措施的应用往往会与环境、成本、质量、功能要求产生矛盾，必须权衡利弊采用最合理的措施来满足电磁兼容性要求。有时将传统的控制方法简单而巧妙的运用，可以代替成本昂贵的附加硬件措施，收到事半功倍的效果，这是有经验的工程师们经常采用的控制方法。电磁兼容性是一项系统工程，常用的控制策略与技术方案可分为如下几类。

    ①噪声传输通道控制。具体方法有接地、滤波、屏蔽、隔离、防雷、合理布线等，其中，正确合理的接地方法是至关重要的、第一位的。

    ②噪声空间分离。具体方法有地点位置控制、自然空间位置隔离、方位角控制、电场矢量方向控制等。

    ③噪声时间分隔。具体方法有时间共用准则、信号脉冲同步、主动时间分隔、被动时间分隔等。

    ④噪声控制管理。具体方法有滤波、频率管制、频率调制、数字传输、光电转换等。

    ⑤电气隔离。具体方法有变压器隔离、光电隔离、继电器隔离、DC/DC变换等。

    随着社会发展对信息技术的依赖性的增大，对系统、设备和网络的可靠性、安全性和保密性的要求越来越高，要求运行的系统、设备和网络必须具备最少的电磁辐射能级和最强的抗扰性，即符合电磁兼容性标准要求。为了保证系统、设备和网络免受外界干扰源的干扰同时防止信息被不良截取，由屏蔽电缆和屏蔽元器件所组成的屏蔽结构化布线系统是最经济、最理想的选择。

    解决电磁兼容性问题需要开展下面几方面的工作。

    ①电磁环境评价。通过实测或数字仿真等手段，对设备在运行时可能受到的电磁干扰水平（幅值、频率、波形等）进行估计。如利用可移动的电磁兼容测试仪器对运行设备产生的各种干扰进行实测，或通过电磁暂态计算程序对可能产生的瞬变电磁场进行数字仿真。电磁环境评价是电磁兼容技术的重要组成部分，是抗干扰设计的基础。

    ②电磁干扰耦合路径。弄清干扰源产生的电磁骚扰通过何种路径到达被干扰的对象。如通过电源线路、接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰；通过电源线传入的雷电冲击源产生的干扰：通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰等。研究干扰的耦合途径，对于消除或抑制干扰有重要的意义。

    ③电磁抗扰性评价。研究系统中各种敏感设备如自动生产线、各种自动装置、仪器仪表、计算机系统、电能计量仪表等耐受电磁干扰的能力。一般是采用试验来模拟运行中可能出现的干扰并在设备尽可能接近工作条件的情况下，试验被试设备是否会产生误动或永久性保护设备的抗扰性。如何评价这些设备耐受干

扰的能力、研究实用和有效的试验方法，制定评价标准将为工业环境电磁兼容性技术的重要课题。

    ④抗干扰控制策略。由于电磁干扰的产生和耦合特性，敏感设备是不可能完全避免电磁干扰的。因此，在敏感设备上应用接地、屏蔽、滤波、隔离、合理布线、防雷、回避和疏导等比较经济合理的防干扰措施是必要的，在工程实践中被广泛采用。研究经济有效和适用的抗干扰措施也是未来电磁兼容性研究的重要任务。

    ⑤电源质量。电磁兼容性对电源质量的控制是十分重要的，应研究频率变化、谐波含量、电压闪变、电压骤降等对设备性能的影响。