2 工作環境問題

　　變頻器實際應用中，國內客戶除少數有專用機房外，大多降低成本，將變頻器直接安裝于工業現場。工作現場一般是灰塵大、溫度高，南方還有濕度大問題。線纜行業還有金屬粉塵，陶瓷、印染等行業還有腐蝕性氣體和粉塵，煤礦等場合，還有防爆要求等等。必須現場情況做出相應對策。

2.1 變頻器安裝設計基本要求

(1) 變頻器應該安裝控制柜內部。
(2) 變頻器最好安裝控制柜內中部;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、進風大元件。
(3) 變頻器上、下部邊緣距離控制柜頂部、底部、隔板、必須安裝大元件等最小間距，應該大于300mm。
柜內安裝變頻器基本要求
(4) 特殊用戶使用中需要取掉鍵盤，則變頻器面板鍵盤孔，一定要用膠帶嚴格密封采用假面板替換，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，及時清理內部粉塵等。
(6) 其它基本安裝、使用要求必須遵守用戶手冊上有關說明;如有疑問請及時聯系相應廠家技術支持人員。

2.2 防塵控制柜設計要求

　　多粉塵場所，特別是多金屬粉塵、絮狀物場所使用變頻器時，采取正確、合理防護措施是十分必要，防塵措施當對保證變頻器正常工作非常重要。總體要求控制柜整體應該密封，應該專門設計進風口、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，安裝防塵網。

(1) 控制柜風道要設計合理，排風通暢，避免柜內形成渦流，固定位置形成灰塵堆積。
(2) 控制柜頂部出風口上面要安裝防護頂蓋，防止雜物直接落入；防護頂蓋高度要合理，不影響排風。防護頂蓋側面出風口要安裝防護網，防止絮狀雜物直接落入。
(3) 采用控制柜頂部側面排風方式，出風口必須安裝防護網。
(4) 一定要確保控制柜頂部軸流風機旋轉方向正確，向外抽風。風機安裝控制柜頂部外部，必須確保防護頂蓋與風機之間有足夠高度；風機安裝控制柜頂部內部，安裝所需螺釘必須采用止逆彈件，防止風機脫落造成柜內元件和設備損壞。建議風機和柜體之間加裝塑料橡膠減振墊圈，可以大大減小風機震動造成噪音。
(5) 控制柜前、后門和其他接縫處，要采用密封墊片密封膠進行一定密封處理，防止粉塵進入。
(6) 控制柜底部、側板所有進風口、進線孔，一定要安裝防塵網。阻隔絮狀雜物進入。防塵網應該設計為可拆卸式，以方便清理、維護。防塵網網格要小，能夠有效阻擋細小絮狀物(與一般家用防蚊蠅紗窗網格相仿);具體情況確定合適網格尺寸。防塵網四周與控制柜結合處要處理嚴密。
(7) 對控制柜一定要進行定期維護，及時清理內部、外部粉塵、絮毛等雜物。維護周期可具體情況而定，但應該小于2～3個月;粉塵嚴重場所，建議維護周期1個月左右。

防塵控制柜安裝要求

2.3 防潮濕霉變控制柜設計要求

　　多數變頻器廠家內部印制板、金屬結構件均未進行防潮濕霉變特殊處理，變頻器長期處于這種狀態，金屬結構件容易產生銹蝕，導電銅排高溫運行情況下，更加劇了銹蝕過程。微機控制板和驅動電源板上細小銅質導線，銹蝕將造成損壞，，應用于潮濕和和含有腐蝕性氣體場合，必須使用變頻器內部設計有基本要求，例如印刷電路板必須采用三防漆噴涂處理，結構件必須采用鍍鎳鉻等處理工藝。除此之外，還需要采取其它積極、有效、合理防潮濕、防腐蝕氣體措施。

(1) 控制柜可以安裝單獨、密閉采用空調機房，此方法適用控制設備較多，建立機房成本低于柜體單獨密閉處理場合，此時控制柜可以采用如上防塵一般環境設計即可。
(2) 采用獨立進風口。單獨進風口可以設控制柜底部，獨立密閉溝與外部干凈環境連接，此方法需要進風口處安裝一個防塵網，溝超過5m以上時，可以考慮加裝鼓風機。
(3) 密閉控制柜內可以加裝吸濕干燥劑吸附毒性氣體活性材料，并近期更換。

3 干擾問題

3.1 變頻器對微機控制板干擾

　　注塑機、電梯等控制系統中，多采用微機PLC進行控制，系統設計改造過程中，一定要注意變頻器對微機控制板干擾問題。用戶自己設計微機控制板一般工藝水平差，不符合EMC國際標準，采用變頻器后，產生傳導和輻射干擾，往往導致控制系統工作異常，需要采取必要措施。

(1) 良好接。電機等強電控制系統接線必須接匯流排可靠接，微機控制板屏蔽，最好單獨接。某些干擾嚴重場合，建議將傳感器、I/O接口屏蔽層與控制板控制相連[3]。

(2) 給微機控制板輸入電源加裝EMI濾波器、共模電感、高頻磁環等，成本低。可以有效抑制傳導干擾。另外輻射干擾嚴重場合，如周圍存GSM、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。

微機控制板電源抗干擾措施

(3) 給變頻器輸入加裝EMI濾波器，可以有效抑制變頻器對電網傳導干擾，加裝輸入交流和直流電抗器L1、L2，可以提高功率因數，減小諧波污染，綜合效果好。某些電機與變頻器之間距離超過100m場合，需要變頻器側添加交流輸出電抗器L3，解決輸出導線對分布參數造成漏電流保護和減少對外部輻射干擾。一個行之有效方法就是采用鋼管穿線屏蔽電纜方法，并將鋼管外殼電纜屏蔽層與大可靠連接。請注意，不添加交流輸出電抗器L3時，采用鋼管穿線屏蔽電纜方法，增大了輸出對分布電容，容易出現過流。當然實際中一般只采取其中一種幾種方法。

減小變頻器對外部控制設備干擾措施

(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。變頻器組成控制系統設計過程中，建議盡量不要采用模擬控制，特別是控制距離大于1M，跨控制柜安裝情況下。變頻器一般都有多段速設定、開關頻率量輸入輸出，可以滿足要求。非要用模擬量控制時，建議一定采用屏蔽電纜，并傳感器側變頻器側實現遠端一點接。干擾仍舊嚴重，需要實現DC/DC隔離措施。可以采用標準DC/DC模塊，采用V/F轉換，光藕隔離再采用頻率設定輸入方法。

3.2 變頻器本身抗干擾問題

　　當變頻器供電系統附近，存高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源采用滑環供電場合，變頻器本身容易干擾而出現保護。建議用戶采用如下措施：

(1) 變頻器輸入側添加電感和電容，構成LC濾波網絡。
(2) 變頻器電源線直接從變壓器側供電。
(3) 條件許可情況下，可以采用單獨變壓器。
(4) 采用外部開關量控制端子控制時，連接線路較長時，建議采用屏蔽電纜。當控制線路與主回路電源均溝中埋設時，除控制線必須采用屏蔽電纜外，主電路線路必須采用鋼管屏蔽穿線，減小彼此干擾，防止變頻器誤動作。
(5) 采用外部模擬量控制端子控制時，連接線路1M以內，采用屏蔽電纜連接，并實施變頻器側一點接即可;線路較長，現場干擾嚴重場合，建議變頻器側加裝DC/DC隔離模塊采用V/F轉換，采用頻率指令給定模式進行控制。
(6) 采用外部通信控制端子控制時，建議采用屏蔽雙絞線，并將變頻器側屏蔽層接(PE)，干擾非常嚴重，建議將屏蔽層接控制電源(GND)。RS232通信方式，注意控制線路盡量不要超過15m，要加長，必須隨之降低通信波特率，100m左右時，能夠正常通信波特率小于600bps。RS485通信，還必須考慮終端匹配電阻等。采用現場總線高速控制系統，通信電纜必須采用專用電纜，并采用多點接方式，才能夠提高可靠性。

4 電網質量問題

　　高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場合，電壓經常出現閃變;一個車間中，有幾百臺變頻器等容性整流負載工作時，電網諧波非常大，電網質量有很嚴重污染，對設備本身也有相當破壞作用，輕則不能夠連續正常運行，重則造成設備輸入回路損壞。可以采取以下措施：

集中整流直流共母線供電方式

(1) 高頻沖擊負載如電焊機、電鍍電源、電解電源等場合建議用戶增加無功靜補裝置，提高電網功率因數和質量。
(2) 變頻器比較集中車間，建議采用集中整流，直流共母線供電方式。建議用戶采用12脈沖整流模式。優點是，諧波小、節能，特別適用于頻繁起制動、電動運行與發電運行同時進行場合。
(3) 變頻器輸入側加裝無源LC濾波器，減小輸入諧波，提高功率因數，成本較低，可靠性高，效果好。
(4) 變頻器輸入側加裝有源PFC裝置，效果最好，但成本較高。

5 電機漏電、軸電壓與軸承電流問題

　　變頻器驅動感應電機電機模型，Csf為定子與機殼之間等效電容，Csr為定子與轉子之間等效電容，Crf為轉子與機殼之間等效電容，Rb為軸承對軸電阻;Cb和Zb為軸承油膜電容和非線性阻抗。

　　高頻PWM脈沖輸入下，電機內分布電容電壓耦合作用構成系統共模回路，引起對漏電流、軸電壓與軸承電流問題。

變頻器驅動感應電機電機模型

　　漏電流主PWM三相供電電壓極其瞬時不平衡電壓與大之間Csf產生。其大小與PWMdv/dt大小與開關頻率大小有關，其直接結果將導致帶有漏電保護裝置動作。另外，舊式電機，其絕緣材料差，又長期運行老化，有些變頻改造后造成絕緣損壞。，建議改造前，必須進行絕緣測試。新變頻電機絕緣，要求要比標準電機高出一個等級。

　　軸承電流主要以三種方式存：dv/dt電流、EDM(Electric Discharge Machining)電流和環路電流。軸電壓大小與電機內各部分耦合電容參數有關，且與脈沖電壓上升時間和幅值有關。dv/dt電流主要與PWM上升時間tr有關，tr越小，dv/dt電流幅值越大;逆變器載波頻率越高，軸承電流中dv/dt電流成分越多。EDM電流出現存一定偶然性，當軸承潤滑油層被擊穿軸承內部發生接觸時，存儲電子轉子對電容Crf上電荷(1/2 Crf×Urf)軸承等效回路Rb、Cb和Zb對進行火花式放電，造成軸承光潔度下降，降低使用壽命，嚴重造成直接損壞。損壞程度主要取決于軸電壓和存儲電子轉子對電容Crf大小。

　　環路電流發生電網變壓器線、變頻器線、電機線及電機負載與大線之間回路(如水泵類負載)中。環路電流主要造成傳導干擾和線干擾，對變頻器和電機影響不大。避免減小環流方法就是盡可能減小線回路阻抗。變頻器接線(PE變頻器)一般與電機接線(PE電機1)連接一個點，，必須盡可能加粗電機接電纜線徑，減小兩者之間電阻，同時變頻器與電源之間線采用線銅母排專用接電纜，保證良好接。潛水深井泵這樣負載，接阻抗ZE電機2可能小于ZE變壓器與ZE變頻器之和，容易形成環流，建議斷開ZE變頻器，抗干擾效果好。

　　變頻器輸出端串由電感、RC組成正弦波濾波器是抑制軸電壓與軸承電流有效途徑。目前有多家廠家可提供標準濾波器。

6 結束語

　　本文從變頻器實際應用系統中出現問題出發，從應用環境、電磁兼容、電網質量、電機絕緣等方面，有針對性提出了一些解決問題方法及改進建議，變頻器實際工程中應用有一定參考價值