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變頻器的應(yīng)用日益普及，為各行業(yè)的工業(yè)自動(dòng)化控制提供了良好的生產(chǎn)及工藝效益。但隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，自動(dòng)化設(shè)備對電源污染的程度也越來越深，相應(yīng)的對自動(dòng)控制系統(tǒng)的干擾也越來越強(qiáng)，對電源濾波、凈化，取得相對穩(wěn)定的綠色電源的要求也越來越高。
國際上對電磁兼容（EMC或EMI）的設(shè)計(jì)及應(yīng)用已有比較明確的法律及法規(guī)，對電子設(shè)備的干擾及被干擾、電源的諧波含量都有明確的規(guī)定。由于我國電子設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展相對較慢，對其諧波含量對電網(wǎng)的污染還沒有一定的認(rèn)識(shí)，因此這一方面的認(rèn)知還沒有發(fā)展到法律化的程度。但是，在一些工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度相對較高的場合，電磁兼容的意義已相對明顯，有些電子設(shè)備對電磁干擾非常的敏感，已至于無法正常工作。
在河南新鄉(xiāng)華星制藥廠我們安裝變頻器設(shè)備時(shí)就遇到了該類問題，我們利用濾波措施，經(jīng)過多次調(diào)試，已順利解決。這里我們把問題解決的方法談一下，供業(yè)界人士共同探討。
2發(fā)酵車間自動(dòng)控制系統(tǒng)簡介
河南新鄉(xiāng)華星制藥廠青霉素發(fā)酵107車間，采用北京康拓生化工程有限公司設(shè)計(jì)制造的全自動(dòng)DCS控制系統(tǒng)，對每臺(tái)發(fā)酵罐的溫度、壓力、酸堿度（PH值）進(jìn)行全方位監(jiān)控，并對發(fā)酵過程中的補(bǔ)料、出料，包括加糖、加氨等進(jìn)行全自動(dòng)操作，有三個(gè)傳感器進(jìn)行檢測，發(fā)出電信號(hào)至微機(jī)控制系統(tǒng)。由微機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測的電壓（或電流）值適時(shí)發(fā)出脈沖信號(hào)（+5V），去控制電磁閥的開閉（電磁閥工作電壓為+24V），來實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料的補(bǔ)給。這樣每臺(tái)發(fā)酵罐就有三項(xiàng)進(jìn)出料控制的六個(gè)電磁閥，三個(gè)傳感器，兩塊檢測儀表，在微機(jī)上全部實(shí)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控，并將全部數(shù)據(jù)全面顯示于一面大屏幕墻上。全車間共有18個(gè)發(fā)酵罐。由此可想而知該類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，控制繁雜，布線稠密，安裝時(shí)考慮必須十分周到、細(xì)致。
3電磁干擾問題分析及解決方法
由于用戶已試用了一臺(tái)變頻器，根據(jù)更換皮帶輪，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，對用變頻器節(jié)能已有一定的認(rèn)識(shí)，因此決定安裝我公司的變頻器，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的目的。
我們在第一次安裝變頻器時(shí)，由于未考慮到電磁兼容的嚴(yán)重性，變頻器開機(jī)后干擾原控制系統(tǒng)，在微機(jī)上多臺(tái)發(fā)酵罐發(fā)出報(bào)警信號(hào)，后來加了輸入、輸出電抗器，也沒能解決問題。后來我們觀察用戶原應(yīng)用的變頻器，他采用了濟(jì)南菲奧特電子設(shè)備有限公司生產(chǎn)的變頻器輸入端及輸出端專用電源濾波器，已正常運(yùn)行一年，于是制藥廠建議我公司購買該類同型號(hào)的電源濾波器。
變頻器輸入端電源濾波器是采用高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁心及鐵粉芯，配接一定的電容，構(gòu)成LC濾波器，將變頻器產(chǎn)生的高次諧波（在某一頻帶內(nèi)的）濾掉，而使臨近或同一電網(wǎng)工作的電器設(shè)備不受干擾，能夠正常工作。其原理圖如圖1所示。
圖1 輸入濾波器電路原理圖
變頻器輸出端電源濾波器采用電感（L）濾波，抑制變頻器輸出的傳導(dǎo)干擾和減少輸出線上低頻輻射干擾，使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)電磁噪聲減小，使電機(jī)的銅損、鐵損大幅減少。其原理圖如圖2所示。
圖2 輸出濾波器電路原理圖
購買了該類濾波器后，我們?nèi)ガF(xiàn)場進(jìn)行了調(diào)試。由于對該類現(xiàn)場接觸較少，技術(shù)人員準(zhǔn)備不太充分，雖然增加了濾波器，但濾波效果仍不理想，在重載時(shí)仍存在干擾，DCS系統(tǒng)不能正常工作，變頻器仍無法運(yùn)行。于是我們對問題做了具體的分析。
變頻器產(chǎn)生干擾的原因
圖3 變頻器主電路圖
變頻器主電路一般是交流—直流—交流模式見圖3，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào)。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電流信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達(dá)15kHz。同樣，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負(fù)載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設(shè)備。
