变频驱动系统中的EMC 及其对策

2)电抗器过热烧损。

高频电流可导致：

1)测量仪器、传感器、漏电保护开关和CPU误动作;

2)干扰其他电子设备。

4.3 变频器对电动机的危害

电压变换器产生的反复陡峭波形可加速电动机的绝缘老化。由于高变化率dV/dt，在电动机过电压或其绝缘寿命下降时，电动机可能立即损坏。

5 改善变频器EMC的对策

一般认为改善EMC 的三大对策是：减小EMI源的强度;消弱或切断EMI 的传输;提高弱电电子设备的抗干扰能力。如表2 所列。

现在所用IGBT的载波频率一般为(3~12)kHz，仅考虑高次谐波影响是不够的，必须从配电工程和接地等方面极力消除高频的干扰。

5.1 设备本身的EMC措施

图5 是在变频器的输入端装有EMC 滤波器、输出端装有电抗器的示意图。为了能有效地控制EMI 的影响，首先应把滤波器和电抗器分别安装在离变频器的输入/输出端最近的地方;其次，要把滤波器和电抗器的屏蔽与变频器的屏蔽有机地结合为一体，也就是除了要把它们的屏蔽接在一起，还要利用变频器的屏蔽将滤波器和电抗器的输入和输出端隔开。因为它们用输入端和输出端之间仍然存在着电磁耦合，如果用变频器的屏蔽将其隔开，可以起到加强控制(类似切断)它们之间存在的电磁耦合的作用。这一点在实际安装滤波器和电抗器过程中至关重要。

5.2 配电工程的EMC措施

5.2.1 屏蔽与噪声抑制

所有的变频器控制端子连接线采用屏蔽线，在变频器入口处将其屏蔽层就近接地。接地采用电缆夹层构成360毅环接。严禁将屏蔽层拧成辫子状在与变频器的“地”连接，这样会导致屏蔽效果大大降低，甚至失去屏蔽效果。

变频器与电动机的连接线(电机线)采用屏蔽线或独立的走线槽，电机线的屏蔽层或直线槽的金属外壳一端与变频器“地”就近连接，另一端与电机外壳连接，同时安装噪声滤波器可大幅度抑制电磁噪声。采用屏蔽电缆后，抗干扰性提高，但此方式对电磁感应产生的噪声的抑制效果不佳，一般选用扭绞式的信号线很有效。

5.2.2 现场配线

1)电力配线不同的控制系统中，电源进线从电力变压器处独立供电，一般采用5 芯线，其中3 根为火线，1 根零线，1 根地线，严禁零线和地线共用一根线。

2)设备分类同一控制柜内有不同的用电设备，如变频器、滤波器、PLC(可编程控制器)、检测仪表等，其对外发射电磁噪声和承受噪声的能力各不相同，这就要求对这些设备进行分类，可分为强噪声设备和噪声敏感设备，把同类设备安装在同一区城，不同类的设备间要保持20 cm 以上的距离。

3)控制柜内配线控制柜内一般有信号线(弱电)和电力线(强电)，对变频器而言，电力线又分为进线和出线。信号线易受电力线干扰，从而使设备误动作。在配线时，要将信号线和电力线分布于不同的区域，严禁二者在近距离(20 cm 内)平行走线或交错走线，更不能将二者捆扎在一起。如果信号电缆必须穿越动力线，二者之间应保持成90毅角。电力线的进线和出线也不能交错配线或捆扎在一起，特别是在安装噪声滤波器的场合，这样会使电磁噪声经过进、出线的分布电容形成耦合，从而使噪声滤波器失去作用。图6 为电磁感应噪声的隔离;图7 为静电噪声的隔离。图中M 为互感;悦为分布电容。

5.2.3 接地

变频器在工作时一定要安全可靠接地。接地不仅是为了设备和人身安全，而且也是解决EMC问题最简单、最有效、成本最低的方法，应优先考虑。

接地分三种：专用接地极接地、共有接地极接地、地线串联接地。不同的控制系统应采取专用接地级接地;同一控制系统中的不同设备应采取共用接地极接地;同一供电线中的不同设备应采取地线串联接地。变频器接地端子PE(图4)接地电阻越小越好，变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。

变频器的接地电极和其他设备的强电接地极之间最小距离为5 m，和弱电设备接地极间的距离为10 m。由于接地线内流过高频电流，考虑到集肤效应，其直径不能太小，一般接地线截面积应为(22~100)mm2。信号输入线的屏蔽层应接至PE上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不稳定。

5.2.4 漏电流的对策

漏电流包括线间漏电流和对地漏电流。它的大小取决于系统配线时分布电容的大小和变频器的载波频率。对地漏电流是指流过公共地线的漏电流，它不仅会流入变频器系统，而且可能通过地线流入其他设备。这些漏电流可能使漏电断路器、

继电器或其他设备误动作。线间漏电流是指流过变频器输入、输出侧电缆间分布电容的漏电流。漏电流的大小与变频器载波频率、电机电缆长度、电缆截面积有关，变频器载波频率越高，电机电缆越长，截面积越大，漏电流也越大。