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分析变频器在起重设备中的应用(上)
来源:本站整理  作者:佚名  2012-09-01 15:39:39


采用 PWM 控制方式逆变电路中的半导体开关器件是工作在相当高频率(大于 4 MHz)的开(导通)或关(截止)状态的,且在变频器的输出电压和输出电流中含有高次谐波。这些高次谐波的最高频率可达20 MHz,并可通过静电感应和电磁感应形成电磁噪声。电磁噪声包括传导噪声和辐射噪声。传导噪声通过电源导线传播。辐射噪声辐射到空中以电磁波和磁场的形式直接传播。

 

传导噪声是由于输出电压高频脉冲 dv/dt 造成的。它会使起重机驱动电动机绝缘恶化,引起机械设备发生共振,加大电动机转子轴头两端、轴与轴承间的轴电压,且通过油膜放电使轴和轴承提前损坏。传导噪声可干扰起重机控制系统的正常工作,并可增加起重机负荷限制器的误差,使起重机上安装的电子式接近开关、光电开关误动作。

 

变频器的高频电磁波辐射噪声大部分集中在150 kHz~1.5 MHz 频段,可对起重机上的通信设备、无线遥控器、无线吊钩秤、有线设备(收音、扩音机及电话机)等设备产生干扰,影响其工作的可靠性及使用的质量和效果。

 

(3)引起电动机噪声、振动、过热、转矩降低。变频器输出电压波形不是正弦波,在流过电动机的电流中含有许多高次谐波。在变频调速运行时,电动机绕组和铁心会因这些高次谐波而产生振动和电磁噪声。与采用电网工频电源直接供电的电动机相比,采用变频器供电的电动机,其噪声要大 5~1l dB,并使驱动的机械设备振动变大,尤其是 5 次、7 次谐波所产生的脉动转矩将给电动机的转矩输出带来较大波动,若电动机输出转矩的波动与被拖动的机械系统发生共振而产生更大的振动,则由于高次谐波的影响,故即使电动机带相同的负载和运行在同一频率时,变频运行的电动机工作电流也将增加 5%~10%,电动机温升高于工频电源供电的工况。

 

4.系统设计中应采取的抗干扰措施

在设计起重机变频控制系统时,应根据提高系统可靠性这一原则。在提高起重机高速比调速、起制动平滑特性和动静态调速特性的同时,还必须考虑整个系统的电磁兼容性。在进行系统设计时应采取的抗干扰措施如下。

 

( 1) 抑制电网电源波形畸变

为抑制在变频器运行中的高次谐波电流对工频电源的影响,应采取以下措施:

①在交流进线主回路中串入电抗器。通过增设的电抗器,可以减小脉冲状电流波形的峰值,达到改善电流波形的目的。电抗器的选择以负载额定电压在电抗器上的电压降为原则

。一般取 2%~5%的电压降为宜,如电压降为 5%时的电抗器,可降低约 30%的高次谐波等。

②在变频调速系统的“一次”和“二次”侧回路中接入 LC 或 RC 滤波器,通过削波和由电感、电容组成的高次谐波共振电路来达到吸收谐波的目的。

③选用有功率因数校正的整流电路,可以使变频器的输入电流波形近似为正弦波,其产生的高次谐波成分将减小。但这种整流电路的缺点是电路结构复杂,成本高。

( 2) 抑制电磁噪声

抑制变频调速系统产生电磁噪声的措施有:

①对于通过电源线传播的传导噪声,可采用隔离滤波变压器,对高频成分形成有效的隔离;在直流回路串接直流电抗器,以提高对谐波成分的阻抗;在变频器输入端串入线路滤波器。

②抑制变频器产生的辐射噪声比抑制传导噪声要困难,具体的实施措施是:应尽量缩短布线距离,并将导线对绞以减小阻抗;选用铁壳金属封闭结构的变频器,并将壳体可靠接地,将输入、输出电缆穿保护管敷设并将保护管接地;在变频器输出端增设输出电抗器和输出滤波器。

 

( 3) 降低系统噪声

降低变频调速系统噪声的措施有:

①采用低磁密铸铁外壳的高刚性的专用变频电动机。

②选择低噪声冷却风扇和电抗器。

③在变频器输出端设置可将输出波形转换为正弦

波的正弦滤波器。)

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