1 引言
隨著通用變頻器市場的日益繁榮娇仙，不包括OEM進口變頻器姜钳，中國通用變頻器年用量超過25億元人民幣瓤摧，變頻器及其附屬設備的安裝密哈、調試腕巡、日常維護及維修工作量劇增昏滔，給用戶造成重大直接和間接損失聪蔬。本文就針對造成以上問題的原因遣株，根據大量用戶的實際應用情況蛀家，從應用環(huán)境、電磁干擾與抗干擾革哄、電網質量馅溉、電機絕緣等方面進行了分析，提出了一些改進的建議庭叙。
2 工作環(huán)境問題
在變頻器實際應用中劲阎，由于國內客戶除少數有專用機房外，大多為了降低成本鸠真，將變頻器直接安裝于工業(yè)現場悯仙。工作現場一般是灰塵大、溫度高吠卷，在南方還有濕度大的問題锡垄。對于線纜行業(yè)還有金屬粉塵，在陶瓷祭隔、印染等行業(yè)還有腐蝕性氣體和粉塵偎捎，在煤礦等場合，還有防爆的要求等等序攘。因此必須根據現場情況做出相應的對策茴她。
2.1變頻器的安裝設計基本要求
(1)變頻器應該安裝在控制柜內部。
(2)變頻器最好安裝在控制柜內的中部;變頻器要垂直安裝，正上方和正下方要避免安裝可能阻擋排風丈牢、進風的大元件祭钉。
(3)變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部已箫、底部危晕、或者隔板、或者必須安裝的大元件等的最小間距蕴节，應該大于300mm饼尾。
柜內安裝變頻器的基本要求
(4)如果特殊用戶在使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板的鍵盤孔贷弧，一定要用膠帶嚴格密封或者采用假面板替換谐昌，防止粉塵大量進入變頻器內部。
(5)對變頻器要進行定期維護窟潜，及時清理內部的粉塵等筒啄。
(6)其它的基本安裝、使用要求必須遵守用戶手冊上的有關說明;如有疑問請及時聯系相應廠家技術支持人員翅栖。
2.2防塵控制柜的設計要求
在多粉塵場所贤方，特別是多金屬粉塵、絮狀物的場所使用變頻器時谅褪，采取正確献甘、合理的防護措施是十分必要的，防塵措施得當對保證變頻器正常工作非常重要张抄∧衅欤總體要求控制柜整體應該密封，應該通過專門設計的進風口欣鳖、出風口進行通風;控制柜頂部應該有防護網和防護頂蓋出風口;控制柜底部應該有底板和進風口、進線孔茴厉，并且安裝防塵網泽台。
(1)控制柜的風道要設計合理，排風通暢矾缓，避免在柜內形成渦流怀酷，在固定的位置形成灰塵堆積。
(2)控制柜頂部出風口上面要安裝防護頂蓋嗜闻，防止雜物直接落入蜕依；防護頂蓋高度要合理，不影響排風琉雳。防護頂蓋的側面出風口要安裝防護網样眠，防止絮狀雜物直接落入。
(3)如果采用控制柜頂部側面排風方式翠肘，出風口必須安裝防護網肩蹬。
(4)一定要確甭蚕颍控制柜頂部的軸流風機旋轉方向正確，向外抽風深酗。如果風機安裝在控制柜頂部的外部皇腮，必須確保防護頂蓋與風機之間有足夠的高度；如果風機安裝在控制柜頂部的內部汁恍，安裝所需螺釘必須采用止逆彈件据值，防止風機脫落造成柜內元件和設備的損壞。
建議在風機和柜體之間加裝塑料或者橡膠減振墊圈窃征，可以大大減小風機震動造成的噪音瘾歉。
(5)控制柜的前、后門和其他接縫處钙阐，要采用密封墊片或者密封膠進行一定的密封處理厦鸠，防止粉塵進入。
(6)控制柜底部颁吭、側板的所有進風口塘坛、進線孔，一定要安裝防塵網殃恒。阻隔絮狀雜物進入植旧。防塵網應該設計為可拆卸式，以方便清理离唐、維護病附。防塵網的網格要小，能夠有效阻擋細小絮狀物(與一般家用防蚊蠅紗窗的網格相仿);或者根據具體情況確定合適的網格尺寸亥鬓。防塵網四周與控制柜的結合處要處理嚴密完沪。
(7)對控制柜一定要進行定期維護，及時清理內部嵌戈、外部的粉塵覆积、絮毛等雜物。維護周期可根據具體情況而定熟呛，但應該小于2～3個月;對于粉塵嚴重的場所宽档，建議維護周期在1個月左右。
2.3防潮濕霉變的控制柜的設計要求
多數變頻器廠家內部的印制板庵朝、金屬結構件均未進行防潮濕霉變的特殊處理吗冤，如果變頻器長期處于這種狀態(tài)，金屬結構件容易產生銹蝕改阳，對于導電銅排在高溫運行情況下沐虐，更加劇了銹蝕的過程。對于微機控制板和驅動電源板上的細小銅質導線，由于銹蝕將造成損壞评梁，因此粉怯，對于應用于潮濕和和含有腐蝕性氣體的場合，必須對于使用變頻器的內部設計有基本要求责肯，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理险朴，對于結構件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。除此之外诬翩，還需要采取其它積極使宽、有效、合理的防潮濕贫巴、防腐蝕氣體的措施厦嘹。
(1)控制柜可以安裝在單獨的、密閉的采用空調的機房炕婶，此方法適用控制設備較多姐赡，建立機房的成本低于柜體單獨密閉處理的場合，此時控制柜可以采用如上防塵或者一般環(huán)境設計即可柠掂。
(2)采用獨立進風口项滑。單獨的進風口可以設在控制柜的底部，通過獨立密閉地溝與外部干凈環(huán)境連接涯贞，此方法需要在進風口處安裝一個防塵網枪狂，如果地溝超過5m以上時，可以考慮加裝鼓風機宋渔。
(3)密閉控制柜內可以加裝吸濕的干燥劑或者吸附毒性氣體的活性材料州疾，并近期更換。
3 干擾問題
3.1變頻器對微機控制板的干擾
在注塑機皇拣、電梯等的控制系統(tǒng)中严蓖，多采用微機或者PLC進行控制，在系統(tǒng)設計或者改造過程中氧急，一定要注意變頻器對微機控制板的干擾問題颗胡。由于用戶自己設計的微機控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標準态蒂，在采用變頻器后，產生的傳導和輻射干擾拉诲，往往導致控制系統(tǒng)工作異常赤蚜，因此需要采取必要措施。
(1)良好的接地威卑。電機等強電控制系統(tǒng)的接地線必須通過接地匯流排可靠接地屁爵，微機控制板的屏蔽地，最好單獨接地。對于某些干擾嚴重的場合晚神，建議將傳感器炊撕、I/O接口屏蔽層與控制板的控制地相連[3]。
(2)給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器饮协、共模電感秦物、高頻磁環(huán)等，成本低啰价≡澄模可以有效抑制傳導干擾。另外在輻射干擾嚴重的場合起便，如周圍存在GSM棚贾、或者小靈通機站時，可以對微機控制板添加金屬網狀屏蔽罩進行屏蔽處理榆综。
微機控制板的電源抗干擾措施
(3)給變頻器輸入加裝EMI濾波器妙痹，可以有效抑制變頻器對電網的傳導干擾，加裝輸入交流和直流電抗器L1鼻疮、L2怯伊，可以提高功率因數，減小諧波污染陋守，綜合效果好震贵。
在某些電機與變頻器之間距離超過100m的場合，需要在變頻器側添加交流輸出電抗器L3水评，解決因為輸出導線對地分布參數造成的漏電流保護和減少對外部的輻射干擾猩系。一個行之有效的方法就是采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法，并將鋼管外殼或者電纜屏蔽層與大地可靠連接中燥。請注意寇甸，在不添加交流輸出電抗器L3時，如果采用鋼管穿線或者屏蔽電纜的方法疗涉，增大了輸出對地的分布電容稀渊，容易出現過流。當然在實際中一般只采取其中的一種或者幾種方法图漓。
減小變頻器對外部控制設備的干擾措施
(4)對模擬傳感器檢測輸入和模擬控制信號進行電氣屏蔽和隔離铐跷。在變頻器組成的控制系統(tǒng)設計過程中，建議盡量不要采用模擬控制肄朵，特別是控制距離大于1M涧兜，跨控制柜安裝的情況下。因為變頻器一般都有多段速設定贰漱、開關頻率量輸入輸出筹飒，可以滿足要求继蚪。如果非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜葡债，并在傳感器側或者變頻器側實現遠端一點接地杨朴。如果干擾仍舊嚴重，需要實現DC/DC隔離措施蓝垢√襞遥可以采用標準的DC/DC模塊，或者采用V/F轉換卵渴，光藕隔離再采用頻率設定輸入的方法慧域。
3.2變頻器本身抗干擾問題
當變頻器的供電系統(tǒng)附近，存在高頻沖擊負載如電焊機浪读、電鍍電源昔榴、電解電源或者采用滑環(huán)供電的場合，變頻器本身容易因為干擾而出現保護碘橘。建議用戶采用如下措施：
(1)在變頻器輸入側添加電感和電容互订，構成LC濾波網絡。
(2)變頻器的電源線直接從變壓器側供電痘拆。
(3)在條件許可的情況下仰禽，可以采用單獨的變壓器。
(4)在采用外部開關量控制端子控制時纺蛆，連接線路較長時吐葵，建議采用屏蔽電纜。當控制線路與主回路電源均在地溝中埋設時桥氏，除控制線必須采用屏蔽電纜外温峭，主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾蛆器，防止變頻器的誤動作芍惦。
(5)在采用外部模擬量控制端子控制時，如果連接線路在1M以內和植，采用屏蔽電纜連接固鹏，并實施變頻器側一點接地即可;如果線路較長，現場干擾嚴重的場合铅夷，建議在變頻器側加裝DC/DC隔離模塊或者采用經過V/F轉換鹰个，采用頻率指令給定模式進行控制。
(6)在采用外部通信控制端子控制時场暮，建議采用屏蔽雙絞線骏拱，并將變頻器側的屏蔽層接地(PE)，如果干擾非常嚴重擎骄，建議將屏蔽層接控制電源地(GND)且仔。對于RS232通信方式，注意控制線路盡量不要超過15m隔屠，如果要加長凹蜂，必須隨之降低通信波特率，在100m左右時阁危，能夠正常通信的波特率小于600bps玛痊。對于RS485通信，還必須考慮終端匹配電阻等狂打。對于采用現場總線的高速控制系統(tǒng)擂煞，通信電纜必須采用專用電纜，并采用多點接地的方式趴乡，才能夠提高可靠性对省。
4 電網質量問題
在高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源晾捏、電解電源等場合蒿涎，電壓經常出現閃變;在一個車間中，有幾百臺變頻器等容性整流負載在工作時惦辛，電網的諧波非常大劳秋，對于電網質量有很嚴重的污染，對設備本身也有相當的破壞作用胖齐，輕則不能夠連續(xù)正常運行玻淑，重則造成設備輸入回路的損壞【ッ埃可以采取以下的措施：
集中整流的直流共母線供電方式
(1)在高頻沖擊負載如電焊機宫氛、電鍍電源、電解電源等場合建議用戶增加無功靜補裝置淳习，提高電網功率因數和質量纸藕。
(2)在變頻器比較集中的車間，建議采用集中整流钮庆，直流共母線供電方式冗炊。建議用戶采用12脈沖整流模式。優(yōu)點是垒某，諧波小知援、節(jié)能，特別適用于頻繁起制動慈琼、電動運行與發(fā)電運行同時進行的場合星自。
(3)變頻器輸入側加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波芋沽，提高功率因數塑崖，成本較低七冲，可靠性高，效果好规婆。
(4)變頻器輸入側加裝有源PFC裝置澜躺，效果最好，但成本較高抒蚜。
5 電機的漏電掘鄙、軸電壓與軸承電流問題
變頻器驅動感應電機的電機模型，Csf為定子與機殼之間的等效電容嗡髓，Csr為定子與轉子之間的等效電容操漠，Crf為轉子與機殼之間的等效電容，Rb為軸承對軸的電阻;Cb和Zb為軸承油膜的電容和非線性阻抗饿这。
高頻PWM脈沖輸入下浊伙，電機內分布電容的電壓耦合作用構成系統(tǒng)共模回路长捧，從而引起對地漏電流吧黄、軸電壓與軸承電流問題。
變頻器驅動感應電機的電機模型
漏電流主要是PWM三相供電電壓極其瞬時不平衡電壓與大地之間通過Csf產生订薛。其大小與PWM的dv/dt大小與開關頻率大小有關竖沦，其直接結果將導致帶有漏電保護裝置動作。另外窑赂，對于舊式電機舍屠，由于其絕緣材料差，又經過長期運行老化圃活，有些在經過變頻改造后造成絕緣損壞胸牲。因此，建議在改造前归鲸，必須進行絕緣的測試蝉蛙。對于新的變頻電機的絕緣，要求要比標準電機高出一個等級定桃。
軸承電流主要以三種方式存在：dv/dt電流傅笨、EDM(ElectricDischargeMachining)電流和環(huán)路電流。軸電壓的大小不僅與電機內各部分耦合電容參數有關何别，且與脈沖電壓上升時間和幅值有關篮啦。dv/dt電流主要與PWM的上升時間tr有關，tr越小挥萌，dv/dt電流的幅值越大;逆變器載波頻率越高绰姻，軸承電流中的dv/dt電流成分越多。EDM電流出現存在一定的偶然性引瀑，只有當軸承潤滑油層被擊穿或者軸承內部發(fā)生接觸時狂芋，存儲在電子轉子對地電容Crf上的電荷(1/2Crf×Urf)通過軸承等效回路Rb榨馁、Cb和Zb對地進行火花式放電，造成軸承光潔度下降帜矾，降低使用壽命辆影，嚴重地造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲在電子轉子對地電容Crf的大小黍特。
環(huán)路電流發(fā)生在電網變壓器地線、變頻器地線锯蛀、電機地線及電機負載與大地地線之間的回路(如水泵類負載)中灭衷。環(huán)路電流主要造成傳導干擾和地線干擾，對變頻器和電機影響不大旁涤。避免或者減小環(huán)流的方法就是盡可能減小地線回路的阻抗翔曲。由于變頻器接地線(PE變頻器)一般與電機接地線(PE電機1)連接在一個點，因此辙炒，必須盡可能加粗電機接地電纜線徑误即，減小兩者之間的電阻，同時變頻器與電源之間的地線采用地線銅母排或者專用接地電纜牌君，保證良好接地捅腋。對于潛水深井泵這樣的負載，接地阻抗ZE電機2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和截剩，容易形成地環(huán)流绊寞，建議斷開ZE變頻器，抗干擾效果好诬忱。
在變頻器輸出端串由電感条赚、RC組成的正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流的有效途徑。目前有多家廠家可提供標準濾波器疚编。
