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SIEMENS 宏维自动化科技有限公司
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在现代工业控制系统中，随着变频器等电力电子装置的广泛使用，系统的电磁干扰(EMI)日益严重，相应的抗干扰设计技术(即电磁兼容EMC)已经变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统的硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，从而造成设备和生产事故。因此，如何提高系统的抗干扰能力和可靠性是自动化装置研制和应用中不可忽视的重要内容，也是计算机控制技术应用和推广的关键[1,2]。谈到变频器的抗干扰问题，首先要了解干扰的来源、传播方式，然后再针对这些干扰采取不同的措施。
2 变频器干扰的来源
2.1 来自外部电网的干扰
电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备，非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其它设备产生危害的干扰。
2.2 晶闸管换流设备对变频器的干扰
当供电网络内有容量较大的晶闸管换流设备时，由于晶闸管是在每相半周期内的部分时间内导通，容易使网络电压出现凹口，波形严重失真。
2.3 电力补偿电容对变频器的干扰
电力部门对用电单位的功率因数有一定的要求，为此，许多用户都在变电所采用集中电容补偿的方法来提高功率因数。在补偿电容投人或切出的暂态过程中，网络电压有可能出现很高的峰值，其结果是可能使变频器的整流二极管因承受过高的反向电压而击穿。
2.4 变频器自身对外部的干扰
变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。另外变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式且作高速切换时，产生大量藕合性噪声。因此变频器对系统内其它的电子、电气设备来说是一电磁干扰源。
3 变频器应用中抗干扰的对策
变频器系统的抗干扰是依据电磁性的基本原理，形成电磁干扰必须具备的三要素即电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。为防止干扰，可采用硬件抗干扰和软件抗干扰两种方式。其中硬件抗干扰是应用措施系统基本和重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面同时人手来干扰，其原则是和消除干扰源、切断干扰对系统耦合通道、降低系统干扰信号的敏感性。具体措施可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。
4 西门子高压变频器干扰的原因及解决方法
西门子高压变频器在运行过程中会出现：“Input Ground”(输入接地)、“Over Speed Fault”(速故障)、“Excessive Drive Losses”(变频器损耗过大)、“Input One Cycle”(输入单循环故障)等故障导致设备故障现象。通过对这些出现过的故障现象进行综合分析，判断此类故障为变频器干扰导致网络中断，与之关联的电气设备无法正常运行。变频器干扰来源及解决方法主要有以下方面：
(1) 变频器的PE端接地阻值较高不能有效地干扰，是导致干扰的原因。在出现故障后对变频器的PE端及配电系统接地进行了测试，摇测结果大于变频器规定的接地阻值，随后对原接地系统进行检查，并按照规范重新制作一组接地极与原接地极并联从而降低了的接地电阻，使接地电阻达到4Q，PE接地点与接地母线短接的情况下接地点的电压不过50V。
(2) 系统电源中性线、地线、控制系统屏蔽地的混乱连接，也是导致干扰的原因。由于施工时的疏忽错将电机的接地线接于配电系统的零母线上，未按照规范将电机的接地线与变频器的接地PE端相连，从而大大降低了变频器噪声能力和增加了变频器的干扰。发现该问题后将电机的电源电缆的接地线直接接于变频器的PE端，并进行测试阻值在规定范围内，消除了这部分干扰源。
(3) 配电系统内布线不合理，通讯电缆未能与变频器输入输出电缆分开布线，通过线路间的耦合造成干扰。按照规范要求，通讯电缆应与变频器输入输出电缆分开布线，如不能分开，不能平行走线，应采取交叉900布线，以减小感应干扰。解决方法是：整理配电系统的线路，按照规范要求将通讯电缆应与其它线路分开布线或采用交叉90°布线。
5 结论
西门子高压变频器受到干扰时造成设备停运，影响系统稳定运行，所以解决干扰问题刻不容缓。通过对变频器应用中的干扰及西门子变频器运行过程中出现干扰问题的分析，提出了解决干扰问题的有效方法，并收获了良好的效果，为西门子高压变频器的日常维护、运行提供了保障。为减少系统的停机率，保证系统的稳定运行奠定了基础。
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