变频器的保护分析

王晓军;马西峰;尹义杰

【摘 要】The paper mainly analyzes some common external protection devices of the inverter,introduces reasons about whether to select and use these external input and output protective devices.At the same time it discusses notes of the corresponding devices in application.%本文着重分析了变频器一些常见的外部保护器件,给出了是否选用这些外部输入输出保护器件的依据,同时探讨了相应器件在应用时的注意事项。 【期刊名称】《现代制造技术与装备》 【年(卷),期】2011(000)004 【总页数】2页(P55-56) 【关键词】变频器;外部保护;干扰 【作 者】王晓军;马西峰;尹义杰

【作者单位】济钢集团重工机械有限公司,济南250101;济南厚发电子技术有限公司,济南250101;济南市锅炉压力容器检验研究所,济南250101 【正文语种】中 文 【中图分类】TN773 1 引言

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装

置。我们现在使用的变频器主要采用交一直一交方式，其电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，中间直流环节为滤波直流储能和缓冲无功功率，逆变部分为IGBT三相桥式逆器，且输出为PWM波形。因变频器输出电压和电流中包含较强的高次谐波成分，会对同一电网上的其它设备产生很强的干扰。同时，其它设备起动或工作时对电网造成的冲击，或电网自身出现的电压波动、浪涌对变频器也产生干扰。因此在变频器使用时，需增加如输入、输出端配置滤波器、交流电抗器、平波电抗器等抗干扰设备以防止电网和其它干扰源对变频器造成的影响。其常见的外部保护器件如下图所示：

在实际使用中不一定将所示的所有器件都选用，我们往往根据电源容量、输入电压、变频器与电动机的电缆长短、变频器输出频率的大小等不同有所选择的选择合适的外部保护措施。下面我对这些器件分别进行一下分析。 2 变频器各外部保护器件的分析 2.1 电涌吸收器、电涌抑制器

电涌吸收器及电涌抑制器都是为了吸收由外部侵入的电涌和干扰，前者是为了防止电磁接触器，小型控制继电器和定时器等误动作，后者用于防止安装盘内的电子设备误动作。 2.2 输入电抗器

因各种过电压引起的电流冲击会对变频器内整流二极管和滤波电容器造成威胁，而输入电抗器能够限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护变频器。同时，输入电抗器能改善变频器的功率因数，有效抑制谐波电流以减少电源浪涌对变频器的冲击，改善三相电源的不平衡性，提高输入电源的功率因数，同时又能减少变频器中的整流单元产生的谐波电流对电网的污染。

一般而言下述情况需要安装输入电抗器：①变频器所用之处的电源容量为变频器容

量10倍以上，或电源容量为500kVA及以上；②在同一变压器上连接有晶闸管变换器是使用，即若晶闸管变换器不使用换流电抗器时，变频器输入侧有必要连接交流电抗器；③电源电压相间不平衡率大于2%；④电源系统进相电容器开闭时，变频器发生跳闸场合，为防止跳闸因连接使用。 2.3 接触器

其用于变频器的投入与切除，在变频器发生故障或失压时，切断电源，防止电网失压后复电而变频器不经正常程序自动起动对设备及人身造成危害。但用于供电控制时，不要用接触器来控制变频器上、下电。其选择原则同一般接触器。用户手册要求原则上不要在变频器与电动机之间装设接触器，因为装设于变频器和电动机间的接触器在电动机运行时通断，将产生操作过电压，对变频器成损害。但是，当变频器用于下列情况时，仍有必要设置：①当用于节能控制的变频器调速系统时常工作于额定转速，为实现经济运行需切除变频器时；②参与重要工艺流程，不能长时间停运，需切换备用控制系统以提高系统可靠性时；③一台变频器控制多台电动机时。变频器输出侧设置接触器时，设计外围电路应避免接触器在变频器有输出时动作。 2.4 输入滤波器

输入侧电源滤波器是降低输入侧高频谐波电流，减少谐波对变频器的影响。在变频器工作环境中，如果高次谐波干扰源较多，或谐波强度较大，电磁噪声太强烈，应选用输入侧电源滤波器。 2.5 接地

变频器的使用中的接地一般分为：①工作接地：为了使变频控制系统以及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。它分为机器逻辑地、信号回路接地、屏蔽接地等；②供电系统接地：一般变频控制系统的所有接地必须和供电系统接地、其它避雷地严格分开，而且至少应保持足够的安全距离；③保护接地：将变频控制系统中平时不带电的金属部分如机柜外壳、操作台外壳等，与地之间形

成良好的电气连接，以保护设备和人身安全。变频控制系统的所有设备均有一个保护地，该保护地一般在机柜和其它设备设计加工时就已在内部接好。 2.6 输出侧滤波器

变频器输出侧滤波器连接在低噪音变频器的输出侧，作用一般是抑制400V变频器的电涌电压，防止电动机绝缘损坏，抑制输出侧漏电流，抑制输出侧的干扰。 2.7 输出电抗器

输出电抗器有助于改善变频器的过电流和过电压；可以补偿长线分布电容的影响，并能抑制变频器输出的谐波，减小变频器噪声，避免电动机绝缘过早老化和电动机损坏。选用输出电抗器可以减小在电动机端子的du/dt值。当变频器和电动机之间用长电缆时，输出电抗器可以减小负荷电流的峰值。在变频器的输出侧是否要配置电抗器，需要根据工程实际情况而定。由于变频器输出电压中高次谐波较多，变频器与电动机之间的传输线不宜太长。导线过长，其分布电容也大，则在高次谐波电压作用下，高次谐波电流过大。当输出电缆过长时就应设置输出电抗器。 2.8 零相电抗器

无线电干扰抑制用零相电抗器主要用于抑制变频器的无线电干扰，电动机与变频器之间配线距离小于20米时，建议连接在电源侧，配线距离大于20米时连接在输出侧。 3 结束语

上述各个变频器外部保护器件还因包括制动电阻、制动单元等，因这些器件选择时根据不同变频器生产厂家都有相应的参考手册，在此就不再详述。 参考文献

【相关文献】

[1]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社,2008. [2]何超.交流变频器调速技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [3]原魁.变频器基础及其应用[M].北京：冶金工业出版社,2005.