在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，隨著變頻器等電力電子裝置的廣泛使用，系統(tǒng)的電磁干擾（EMI）日
益嚴(yán)重，相應(yīng)的抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)(即電磁兼容EMC)已經(jīng)變得越來(lái)越重要。變頻器系統(tǒng)的干擾有時(shí)能
直接造成系統(tǒng)的硬件損壞，有時(shí)雖不能損壞系統(tǒng)的硬件，但常使微處理器的系統(tǒng)程序運(yùn)行失控，
導(dǎo)致控制失靈，從而造成設(shè)備和生產(chǎn)事故。因此，如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動(dòng)化
裝置研制和應(yīng)用中不可忽視的重要內(nèi)容，也是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵之一。談到變頻
器的抗干擾問(wèn)題，首先要了解干擾的來(lái)源、傳播方式，然后再針對(duì)這些干擾采取不同的措施。
      一、變頻器干擾的來(lái)源
      首先是來(lái)自外部電網(wǎng)的干擾。電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過(guò)變頻器的供電電源干擾變頻器。電
網(wǎng)中存在大量諧波源如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備，非線(xiàn)性負(fù)載及照明
設(shè)備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對(duì)電網(wǎng)中其它設(shè)備產(chǎn)生危害的干
擾。變頻器的供電電源受到來(lái)自被污染的交流電網(wǎng)的干擾后若不加處理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過(guò)電網(wǎng)
電源電路干擾變頻器。供電電源的干擾對(duì)變頻器主要有(1)過(guò)壓、欠壓、瞬時(shí)掉電(2)浪涌、跌落
(3)尖峰電壓脈沖
(4)射頻干擾。
    1、 晶閘管換流設(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
內(nèi)導(dǎo)通，容易使網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)凹口，波形嚴(yán)重失真。它使變頻器輸入側(cè)的整流電路有可能因出現(xiàn)
較大的反向回復(fù)電壓而受到損害，從而導(dǎo)致輸入回路擊穿而燒毀。
    2、 電力補(bǔ)償電容對(duì)變頻器的干擾
    電力部門(mén)對(duì)用電單位的功率因數(shù)有一定的要求，為此，許多用戶(hù)都在變電所采用集中電容補(bǔ)償?shù)?br/>方法來(lái)提高功率因數(shù)。在補(bǔ)償電容投入或切出的暫態(tài)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值，
其結(jié)果是可能使變頻器的整流二極管因承受過(guò)高的反向電壓而擊穿。
    其次是變頻器自身對(duì)外部的干擾。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來(lái)說(shuō)是非線(xiàn)性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧
波對(duì)同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)工
作于開(kāi)關(guān)模式且作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其它的電子、電氣設(shè)
備來(lái)說(shuō)是一電磁干擾源。
    變頻器的輸入和輸出電流中，都含有很多高次諧波成分。除了能構(gòu)成電源無(wú)功損耗的較低次
諧波外，還有許多頻率很高的諧波成分。它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對(duì)變頻
器本身和其它設(shè)備的干擾信號(hào)。
    （1）輸入電流的波形 變頻器的輸入側(cè)是二極管整流和電容濾波電路。顯然只有電源的線(xiàn)電
壓UL大于電容器兩端的直流電壓UD時(shí)，整流橋中才有充電電流。因此，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。它具有很強(qiáng)的高次諧波成分。有關(guān)資料表明，輸入
電流中的5次諧波和7次諧波的諧波分量是比較大的，分別是50HZ基波的80％和70％。
    （2）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SPWM調(diào)制方式，其輸出電壓為
占空比按正弦規(guī)律分布的系列矩形式形波；由于電動(dòng)機(jī)定子繞組的電感性質(zhì)，定子的電流十分接
近于正弦波。但其中與載波頻率相等的諧波分量仍是較大的。
       二、干擾信號(hào)的傳播方式
       變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，由于功率較大，對(duì)系統(tǒng)其它設(shè)備干擾性較強(qiáng)，其干擾途徑與
一般 電磁干擾途徑是一致的，主要分傳導(dǎo)(即電路耦合)、電磁輻射、感應(yīng)耦合。具體為:首先對(duì)
周?chē)碾娮印㈦姎庠O(shè)備產(chǎn)生電磁輻射;其次對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電機(jī)鐵耗和銅
耗增加;并傳導(dǎo)干擾到電源，通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其它設(shè)備;比較后變頻器對(duì)相鄰的其它線(xiàn)路產(chǎn)
生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)通過(guò)相同的途徑干擾變頻器的正
常工作。
    （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，影響其他設(shè)備工工作，同時(shí)輸出端產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動(dòng)的電
機(jī)銅損、鐵損大幅增加，影響了電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性。顯然，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)變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設(shè)備的電路挨得很近時(shí)，變頻器
的高次諧波信號(hào)將通過(guò)感應(yīng)的方式耦合到其他設(shè)備中去。感應(yīng)的方式又有兩種：
    a、電磁感應(yīng)方式，這是電流干擾信號(hào)的主要方式；
    b、靜電感應(yīng)方式，這是電壓干擾信號(hào)的主要方式。
    （3） 空中幅射方式 即以電磁波方式向空中幅射，這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式
。
       三、變頻調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾對(duì)策
       根據(jù)電磁性的基本原理，形成電磁干擾(EMI)須具備三要素:電磁干擾源、電磁干擾途徑、對(duì)
電磁干擾敏感的系統(tǒng)。為防止干擾，可采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。其中，硬件抗干擾是應(yīng)用
措施系統(tǒng)比較基本和比較重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來(lái)抑制干擾，其總原則是抑制
和消除干擾源、切斷干擾對(duì)系統(tǒng)的藕合通道、降低系統(tǒng)干擾信號(hào)的敏感性。具體措施在工程上可
采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。
    1、 所謂干擾的隔離，是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使它們不發(fā)生電
的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常是電源和放大器電路之間電源線(xiàn)上采用隔離變壓器以免傳
導(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。
    2、 在系統(tǒng)線(xiàn)路中設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從變頻器通過(guò)電源線(xiàn)傳導(dǎo)干擾到電
源從電動(dòng)機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器;為減少對(duì)電源干擾，可
在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線(xiàn)路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線(xiàn)上設(shè)置電源噪聲濾波器
以免傳導(dǎo)干擾。在變頻器的輸入和輸出電路中，除了上述較低的諧波成分外，還有許多頻率很高
的諧波電流 ，它們將以各種方式把自己的能量傳播出去，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主要手段。根據(jù)使用位置的不同，可分為:
    (1) 輸入濾波器 通常又有兩種：
    a、 線(xiàn)路濾波器 主要由電感線(xiàn)圈構(gòu)成。它通過(guò)增大線(xiàn)路在高頻下的阻抗來(lái)削弱頻率較高的諧
波電流。
    b、 輻射濾波器 主要由高頻電容器構(gòu)成。它將吸收掉頻率很高的、具有輻射能量的諧波成分。
    (2) 輸出濾波器 也由電感線(xiàn)圈構(gòu)成。它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分。非但起
到抗干擾的作用，且能削弱電動(dòng)機(jī)中由高次諧波諧波電流引起的附加轉(zhuǎn)矩。對(duì)于變頻器輸出端的
抗干擾措施，必須注意以下方面：
    a、 頻器的輸出端不允許接入電容器，以免在逆變管導(dǎo)通（關(guān)斷）瞬間，產(chǎn)生峰值很大的充
電（或放電）電流，損害逆變管；
    b、 輸出濾波器由LC電路構(gòu)成時(shí)，濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè)，必須與電動(dòng)機(jī)側(cè)相接。
    3、 屏蔽干擾源是抑制干擾的比較有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾
泄漏;輸出線(xiàn)比較好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號(hào)控制變頻器時(shí)，要求信號(hào)線(xiàn)盡可能短(一般為
20m以?xún)?nèi))，且信號(hào)線(xiàn)采用雙芯屏蔽，并與主電路線(xiàn)(AC380V)及控制線(xiàn)(AC220V)完全分離，決不能
放于同一配管或線(xiàn)槽內(nèi)，周?chē)娮用舾性O(shè)備線(xiàn)路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接
地。
    4、正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來(lái)干擾，又能降低設(shè)備本身對(duì)外界的干擾。在實(shí)際
應(yīng)用系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)電源零線(xiàn)(中線(xiàn))、地線(xiàn)(保護(hù)接地、系統(tǒng)接地)不分、控制系統(tǒng)屏蔽地(控制
信號(hào)屏蔽地和主電路導(dǎo)線(xiàn)屏蔽地)的混亂連接，大大降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
對(duì)于變頻器，主回路端子PE(E、G)的正確接地是提高變頻器抑制噪聲能力和減小變頻器干擾的重
要手段，因此在實(shí)際應(yīng)用中一定要非常重視。變頻器接地導(dǎo)線(xiàn)的截面積一般應(yīng)不小于2.5mm2，長(zhǎng)
度控制在20m以?xún)?nèi)。建議變頻器的接地與其它動(dòng)力設(shè)備接地點(diǎn)分開(kāi)，不能共地。
    5、采用電抗器
    在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波分量（5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等所
）所占的比重是很高的，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?br/>無(wú)功功率，使線(xiàn)路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方
法。根據(jù)接線(xiàn)位置的不同，主要有以下兩種：
    （1） 電抗器 串聯(lián)在電源與變頻器的輸入側(cè)之間。其主要功能有：
    a、 通過(guò)抑制諧波電流，將功率因數(shù)提高至（0.75-0.85）；
    b、 削弱輸入電路中的浪涌電流對(duì)變頻器的沖擊；
    c、 削弱電源電壓不平衡的影響。
    （2）直流電抗器 串聯(lián)在整流橋和濾波電容器之間。它的功能比較單一，就是削弱輸入電流
中的高次諧波成分。但在提高功率因數(shù)方面比交流電抗器有效，可達(dá)0.95，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體
積小等優(yōu)點(diǎn)。
    6、理布線(xiàn)
    對(duì)于通過(guò)感應(yīng)方式傳播的干擾信號(hào)，可以通過(guò)合理布線(xiàn)的方式來(lái)削弱。具體方法有：
    （1）設(shè)備的電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)應(yīng)量遠(yuǎn)離變頻器的輸入、輸出線(xiàn)；
    （2） 其他設(shè)備的電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)應(yīng)避免和變頻器的輸入、輸出線(xiàn)平行；
       四、結(jié)論
       通過(guò)對(duì)變頻器應(yīng)用過(guò)程中干擾的來(lái)源和傳播途徑的分析，提出了解決這些問(wèn)題的實(shí)際對(duì)策，
隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用，重視變頻器的EMC要求，已成為變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)
計(jì)、應(yīng)用必須面對(duì)的問(wèn)題，也是變頻器應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵之一。變頻器存在的這些問(wèn)題有望通過(guò)
變頻器本身的功能和補(bǔ)償來(lái)解決。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和社會(huì)環(huán)境對(duì)變頻器的要求不斷提高，滿(mǎn)足實(shí)際需要
的真正“綠色”變頻器也會(huì)不久面世。我們相信變頻器的EMC問(wèn)題一定會(huì)得到有效解決。