Trong một loạt các hệ thống kiểm soát công nghiệp, với việc sử dụng rộng rãi các thiết bị điện tử như bộ chuyển đổi tần số, nhiễu điện từ của hệ thống ngày càng nghiêm trọng, các kỹ thuật thiết kế chống can thiệp tương ứng (tức là EMC tương thích điện từ) . Giao thoa hệ thống chuyển đổi tần số đôi khi có thể trực tiếp gây ra thiệt hại phần cứng cho hệ thống và đôi khi không thể làm hỏng phần cứng của hệ thống, nhưng thường làm cho hoạt động của chương trình hệ thống vi xử lý ngoài tầm kiểm soát, dẫn đến sự cố kiểm soát, do đó gây ra tai nạn thiết bị và sản xuất. Do đó, làm thế nào để cải thiện khả năng và độ tin cậy chống can thiệp của hệ thống là một phần quan trọng trong việc phát triển và áp dụng các thiết bị tự động hóa không thể bị bỏ qua, mà cũng là một trong những chìa khóa cho ứng dụng và quảng bá công nghệ điều khiển máy tính. Khi nói đến vấn đề chống can thiệp của bộ chuyển đổi tần số, trước hết, chúng ta nên hiểu nguồn nhiễu, chế độ lan truyền và sau đó thực hiện các biện pháp khác nhau cho các can thiệp này.
Đầu tiên, nguồn nhiễu biến tần
Đầu tiên là sự can thiệp từ lưới điện bên ngoài. Giao thoa điều hòa trong lưới chủ yếu thông qua biến tần nhiễu nguồn biến tần. Có một số lượng lớn các nguồn điều hòa trong lưới điện như thiết bị chỉnh lưu khác nhau, thiết bị trao đổi AC và DC, thiết bị điều chỉnh điện áp điện tử, tải trọng phi tuyến tính và thiết bị chiếu sáng. Các tải này đều làm cho điện áp và dòng điện trong lưới để tạo ra biến dạng dạng sóng, do đó tạo ra sự can thiệp có hại cho các thiết bị khác trong lưới. Nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi tần số từ nhiễu lưới điện AC bị ô nhiễm nếu không được xử lý, nhiễu lưới sẽ thông qua bộ chuyển đổi tần số giao thoa mạch điện lưới. Giao thoa nguồn điện cho bộ chuyển đổi tần số là (1) quá điện áp, điện áp, mất điện tức thời (2) Surge, thả (3) xung điện áp tăng đột biến (4) Giao thoa tần số vô tuyến.
1, thiết bị chuyển đổi thyristor trên nhiễu biến tần
Khi có một thiết bị bộ chuyển đổi thyristor công suất lớn trong mạng cung cấp năng lượng, bởi vì người thyristor luôn tiến hành một phần của mỗi nửa chu kỳ pha, thật dễ dàng để tạo ra điện áp mạng và dạng sóng bị biến dạng nghiêm trọng. Nó có thể cho mạch chỉnh lưu ở phía đầu vào của biến tần bị hỏng do sự xuất hiện của điện áp đảo ngược đảo ngược lớn, có thể dẫn đến sự cố của mạch đầu vào và đốt cháy.
2, nhiễu tụ điện bù công suất với bộ chuyển đổi tần số
Ngành năng lượng của hệ số công suất của đơn vị công suất có một số yêu cầu nhất định, vì lý do này, nhiều người dùng đang ở trong trạm biến áp sử dụng phương pháp bù tụ điện tập trung để cải thiện hệ số công suất. Trong quá trình thoáng qua của đầu vào hoặc cắt ra, điện áp mạng có giá trị cực đại rất cao, do kết quả diode chỉnh lưu của bộ chuyển đổi tần số có thể chịu điện áp ngược và phân hủy quá mức.
Thứ hai, biến tần chính vào nhiễu bên ngoài. Cây cầu chỉnh lưu của biến tần là một tải trọng phi tuyến trên lưới và sóng hài mà nó tạo ra tạo ra sự can thiệp hài hòa cho các thiết bị điện và điện tử khác trên cùng một lưới. Ngoài ra, biến tần của bộ chuyển đổi tần số chủ yếu áp dụng công nghệ PWM, khi làm việc trong chế độ chuyển đổi và thực hiện chuyển đổi tốc độ cao, nó tạo ra rất nhiều nhiễu khớp nối. Do đó, biến tần là một nguồn nhiễu điện từ cho các thiết bị điện tử và điện khác trong hệ thống.
Dòng điện đầu vào và đầu ra của biến tần chứa nhiều sóng hài cao. Ngoài các sóng hài thấp hơn có thể tạo thành mất điện phản ứng của nguồn cung cấp, có nhiều thành phần hài hòa có tần số rất cao. Họ sẽ truyền năng lượng của mình theo nhiều cách khác nhau, hình thành tín hiệu nhiễu cho chính biến tần và các thiết bị khác.
(1) Dạng sóng dòng đầu vào Mặt đầu vào của biến tần là bộ chỉnh lưu diode và mạch lọc tụ điện. Rõ ràng có một dòng điện trong cầu chỉnh lưu chỉ khi điện áp đường dây của nguồn điện lớn hơn điện áp DC ở cuối tụ điện. Do đó, dòng sạc luôn xuất hiện gần giá trị biên độ của điện áp cung cấp dưới dạng sóng xung kích không liên tục. Nó có một thành phần hài hòa mạnh mẽ. Dữ liệu cho thấy các thành phần hài hòa của sóng hài thứ 5 và thứ 7 trong dòng điện đầu vào là lớn nhất, tương ứng là 80% và 70% của sóng cơ bản 50Hz.
. Do tính chất cảm ứng của cuộn dây vận động, dòng stato rất gần với sóng hình sin. Tuy nhiên, các thành phần điều hòa bằng tần số sóng mang vẫn còn lớn.
Thứ hai, sự lan truyền của tín hiệu nhiễu
Bộ chuyển đổi tần số có thể tạo ra các sóng hài công suất lớn hơn, do công suất lớn hơn, các thiết bị khác trên nhiễu hệ thống rất mạnh, đường giao thoa của nó và đường giao thoa điện từ nói chung là phù hợp, chủ yếu được chia thành dẫn (khớp nối mạch IE), bức xạ điện từ, khớp nối cảm ứng. Cụ thể: trước hết, các thiết bị điện và điện xung quanh để sản xuất bức xạ điện từ; Thứ hai, động cơ lái trực tiếp để tạo ra tiếng ồn điện từ, làm cho tiêu thụ sắt và đồng động cơ tăng lên; và sự can thiệp dẫn đến nguồn điện, thông qua mạng lưới phân phối cho các thiết bị khác trong hệ thống; và cuối cùng biến tần đến các dòng lân cận khác để tạo ra sự kết hợp cảm ứng, cảm ứng điện áp hoặc dòng điện nhiễu. Tương tự, tín hiệu nhiễu trong hệ thống thông qua cùng một cách để can thiệp vào hoạt động bình thường của biến tần.
(1) Phương pháp khớp nối mạch, nghĩa là thông qua việc truyền mạng cấp nguồn. Vì dòng đầu vào là không màng cứng, khi khả năng của biến tần lớn, nó sẽ làm cho biến dạng điện áp mạng, ảnh hưởng đến công việc của các thiết bị khác, đồng thời, phía đầu ra của sự can thiệp dẫn truyền được tạo ra bởi Lái xe mất đồng vận động, mất sắt tăng đáng kể, ảnh hưởng đến các đặc tính hoạt động của động cơ. Rõ ràng, đây là chế độ lan truyền chính của tín hiệu nhiễu dòng điện đầu vào biến tần.
(2) Khớp nối cảm ứng Khi mạch đầu vào hoặc mạch đầu ra của biến tần gần với mạch của các thiết bị khác, tín hiệu điều hòa cao của biến tần sẽ được ghép với các thiết bị khác bằng cách cảm ứng. Có hai cách cảm ứng:
A, cách cảm ứng điện từ, là cách chính của tín hiệu nhiễu hiện tại;
B, cách cảm ứng tĩnh điện, là cách chính của tín hiệu giao thoa điện áp.
(3) Bức xạ trong không khí, IE, bức xạ điện từ vào không khí, đây là chế độ lan truyền chính của các thành phần điều hòa tần số cao.
Thứ ba, các biện pháp đối phó với hệ thống kiểm soát tần số
Theo các nguyên tắc cơ bản của điện từ, sự hình thành nhiễu điện từ (EMI) phải có ba yếu tố: nguồn giao thoa điện từ, đường giao thoa điện từ, hệ thống nhạy cảm can thiệp điện từ. Để ngăn ngừa nhiễu, có thể sử dụng chống liên kết phần cứng và chống giao thông phần mềm. Trong số đó, chống gây nhiễu phần cứng là ứng dụng của hệ thống các biện pháp chống gây nhiễu cơ bản và quan trọng nhất, nói chung từ sự kháng thuốc và phòng ngừa hai khía cạnh để ức chế sự can thiệp, nguyên tắc chung là ức chế và loại bỏ nguồn gốc của sự can thiệp, cắt giảm Tắt sự can thiệp vào kênh kết hợp hệ thống, giảm độ nhạy của tín hiệu nhiễu hệ thống. Các biện pháp cụ thể có thể được sử dụng trong cách ly kỹ thuật, lọc, che chắn, nối đất và các phương pháp khác.
1, cái gọi là sự cô lập nhiễu, đề cập đến nguồn giao thoa từ mạch và dễ bị nhiễu của phần cô lập, do đó chúng không xảy ra kết nối điện. Trong hệ thống truyền động điều khiển tần số, thường là giữa các mạch cung cấp điện và bộ khuếch đại trên đường dây điện bằng cách sử dụng các máy biến áp cách ly để tránh sự dẫn của nhiễu, máy biến áp cấp nguồn có thể được áp dụng cho máy biến áp cách ly nhiễu.
2, trong dòng hệ thống để thiết lập vai trò của bộ lọc là triệt tiêu tín hiệu nhiễu từ biến tần thông qua nhiễu dẫn dòng điện vào nguồn điện từ động cơ. Để giảm nhiễu và mất điện từ, phía đầu ra của bộ chuyển đổi tần số có thể được thiết lập bộ lọc đầu ra; Để giảm nhiễu nguồn điện, phía đầu vào của bộ chuyển đổi tần số có thể được thiết lập bộ lọc đầu vào. Nếu có thiết bị điện tử nhạy cảm trong dòng, bộ lọc nhiễu nguồn điện có thể được đặt trên đường dây điện để tránh nhiễu dẫn. Trong các mạch đầu vào và đầu ra của biến tần, ngoài các thành phần điều hòa thấp hơn ở trên, còn có nhiều dòng điều hòa tần số cao, sẽ lan truyền năng lượng của chúng theo nhiều cách khác nhau để hình thành tín hiệu nhiễu cho các thiết bị khác. Các bộ lọc là phương tiện chính được sử dụng để làm giảm các thành phần điều hòa tần số cao hơn. Tùy thuộc vào nơi chúng được sử dụng, chúng có thể được phân loại là.
(1) Bộ lọc đầu vào thường có hai loại bộ lọc:
Một. Bộ lọc dòng chủ yếu bao gồm các cuộn dây cảm ứng. Nó làm giảm các dòng điều hòa tần số cao hơn bằng cách tăng trở kháng của đường ở tần số cao.
b. Bộ lọc bức xạ chủ yếu bao gồm các tụ điện tần số cao. Nó sẽ hấp thụ các thành phần hài hòa của tần số cao với năng lượng bức xạ.
(2) Bộ lọc đầu ra Nó cũng bao gồm một cuộn dây cảm ứng. Nó có thể làm suy yếu hiệu quả các thành phần hài hòa cao trong dòng điện đầu ra. Nó không chỉ đóng vai trò của chống giao thoa, mà còn làm suy yếu mô-men xoắn bổ sung gây ra bởi dòng điều hòa cao trong động cơ. Đối với các biện pháp chống giao thoa của đầu ra của bộ chuyển đổi tần số, các khía cạnh sau đây phải được chú ý đến:
Một. Các tụ điện không được phép kết nối với phía đầu ra của bộ chuyển đổi tần số, để không tạo ra dòng điện sạc cực đại lớn (hoặc xả) tại thời điểm dẫn truyền ống biến tần (tắt), có thể làm hỏng ống biến tần;
b. Khi bộ lọc đầu ra bao gồm mạch LC, mặt bên của tụ điện truy cập trong bộ lọc phải được kết nối với phía động cơ.
3, che chắn nguồn gây nhiễu là cách hiệu quả nhất để ngăn chặn sự can thiệp. Thông thường, bộ chuyển đổi tần số bằng cách che chắn sắt, để ngăn ngừa rò rỉ nhiễu điện từ; Đường đầu ra được che chắn tốt nhất bằng ống thép, đặc biệt là khi điều khiển bộ chuyển đổi tần số bằng tín hiệu bên ngoài, đường tín hiệu được yêu cầu càng ngắn càng tốt (thường trong vòng 20m) và đường tín hiệu sử dụng che chắn lõi kép và với Đường dây điện chính (AC380V) và đường điều khiển (AC220V) được tách hoàn toàn khỏi cùng một đường ống hoặc máng đường, không bao giờ đặt xung quanh các đường dây thiết bị nhạy cảm điện tử cũng yêu cầu che chắn. Để làm cho việc che chắn hiệu quả, tấm chắn phải được nối đất một cách đáng tin cậy.
4, nền tảng chính xác có thể làm cho hệ thống ức chế hiệu quả sự can thiệp của nước ngoài, nhưng cũng để giảm chính thiết bị đến sự can thiệp của thế giới bên ngoài. Trong ứng dụng thực tế của hệ thống, do hệ thống cung cấp điện bằng 0 (đường trung tâm), mặt đất (nối đất bảo vệ, nối đất hệ thống) không được chia ) của kết nối hỗn loạn, làm giảm đáng kể tính ổn định và độ tin cậy của hệ thống.
Đối với bộ biến tần, nền tảng chính xác của thiết bị đầu cuối mạch chính (E, G) là một phương tiện quan trọng để cải thiện khả năng của biến tần trong việc ngăn chặn tiếng ồn và giảm nhiễu biến tần, do đó, nó phải được thực hiện rất nghiêm túc trong các ứng dụng thực tế. Diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn nối đất biến tần thường không nhỏ hơn 2,5mm2 và chiều dài nên được điều khiển trong vòng 20m. Chúng tôi khuyến nghị rằng việc nối đất của biến tần và các thiết bị điện khác, không thể là nơi chung.
5, việc sử dụng lò phản ứng
Trong dòng điện đầu vào của bộ chuyển đổi tần số trong các thành phần hài hòa tần số thấp hơn (điều hòa thứ 5, điều hòa thứ 7, điều hòa thứ 11, hài hòa thứ 13, v.v.) , nhưng cũng bởi vì chúng tiêu thụ một lượng lớn công suất phản ứng, do đó dòng của hệ số công suất giảm đi rất nhiều. Việc xâu chuỗi một lò phản ứng trong mạch đầu vào là một cách hiệu quả để ngăn chặn các dòng điều hòa thấp hơn. Tùy thuộc vào vị trí hệ thống dây điện, có hai loại chính:
(1) Lò phản ứng được kết nối nối tiếp giữa nguồn điện và phía đầu vào của biến tần. Các chức năng chính của nó là:
Một. Tăng hệ số công suất lên (0. 75-0. 85) bằng cách triệt tiêu dòng điện hài;
b. Làm suy yếu dòng điện trong mạch đầu vào đến biến tần;
C, làm suy yếu tác động của sự mất cân bằng điện áp cung cấp điện.
(2) Lò phản ứng DC được kết nối nối tiếp giữa cầu chỉnh lưu và tụ lọc. Nó có một chức năng duy nhất, đó là làm suy yếu các thành phần hài hòa cao trong dòng điện đầu vào. Tuy nhiên, nó hiệu quả hơn so với lò phản ứng AC trong việc cải thiện hệ số công suất, có thể đạt đến 0. 95, và có những ưu điểm của cấu trúc đơn giản và kích thước nhỏ.
6, hệ thống dây điện hợp lý
Đối với tín hiệu nhiễu được truyền qua phương pháp cảm ứng, có thể bị suy yếu bằng cách nối dây hợp lý. Phương pháp cụ thể là:
(1) đường dây điện và đường tín hiệu của thiết bị phải cách xa các đường đầu vào và đầu ra của biến tần;
(2) nên tránh các đường dây điện và đường tín hiệu thiết bị khác và các dòng đầu vào và biến tần song song;
Thứ tư, kết luận
Thông qua việc phân tích các nguồn và đường truyền sự can thiệp trong quá trình ứng dụng chuyển đổi tần số, các biện pháp đối phó thực tế để giải quyết những vấn đề này đã được đưa ra. Với việc áp dụng liên tục các công nghệ mới và các lý thuyết mới trên các bộ chuyển đổi tần số, sự chú ý đến các yêu cầu EMC của bộ chuyển đổi tần số đã trở thành một vấn đề phải phải đối mặt với việc thiết kế và áp dụng các hệ thống điều khiển tốc độ chuyển đổi tần số, và nó cũng là một trong những Chìa khóa để ứng dụng và quảng cáo chuyển đổi tần số. Những vấn đề này tồn tại trong bộ chuyển đổi tần số dự kiến sẽ được giải quyết bằng hàm và bù của chính bộ chuyển đổi tần số. Trang web công nghiệp và môi trường xã hội của các yêu cầu chuyển đổi tần số tiếp tục được cải thiện, để đáp ứng nhu cầu thực tế của bộ chuyển đổi tần số "xanh" thực sự sẽ sớm ra mắt. Chúng tôi tin rằng vấn đề EMC của biến tần sẽ được giải quyết hiệu quả.