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随着变频器被广泛应用于工业控制领域，变频器的电磁干扰也随之而来。
加热系统中，变频器驱动异步电动机所构成的变频调速系统因其具有显著的节能效果、较高的控制精度和较宽的调速范围、能适应恶劣的环境、便于使用和维护以及易于实现自动控制等性能而得到了广泛应用。随着变频器被广泛应用于工业控制领域，变频器的电磁干扰（简称EMI，electromagnetic interference）也随之而来。在实际应用中，许多设计忽略了变频器对周围电器的干扰及其受到的干扰问题的存在和处理，致使其系统不但无法可靠运行，还会影响其他设备的正常工作。本文研究重点探讨工业变频器电磁干扰及其抑制。
变频器干扰的传播途径及对策
通常，变频器在实际使用中会出现一些问题，即变频器、电动机、配线及外围设备之间的电气干扰问题。相对于变频器来说，这种电气干扰包括两个方面。（1）外部干扰。由于变频器的控制信号是弱电信号，因此外围设备的电磁噪声会干扰这种弱电信号，引起变频器产生误动作。（2）内部干扰。由于使用变频器而产生的电磁噪声、泄漏电流和高次谐波对外围设备也会产生干扰，造成外围设备误动作甚至受到损害。
变频器的工作原理决定了它会产生一定的干扰，从而可能给设备或系统带来EMC（简称电磁兼容）问题，变频器作为电子设备，也会受到外部电磁干扰的影响。
漏电流接地回路
外围设备通过变频器的布线构成闭合回路时，变频器接地线漏电流会使设备产生误动作。此时若设备不接地，会减少误动作。
电源线传播
当外围设备和变频器共用同一电源时，变频器产生的干扰逆电源线传播，会使同一系统中的其它设备误动作。可采取下列措施：
（1）变频器的输入端安装EMI滤波器或铁氧体共模滤波器（磁环）；（2）将其它设备用隔离变压器或电源滤波器进行噪声隔离。
电机线辐射
测量仪表、无线电装置、传感器等微弱信号的设备或信号线，和变频器装于同一柜子里，且布线很近时，容易受空气干扰产生误动作，需采取以下对策：
（1）容易受影响的设备和信号线，应尽量远离变频器安装。信号线应使用屏蔽线，屏蔽层接地，信号线电缆套入金属管中，并应尽量远离变频器和变频器输入/输出线。如果信号电缆必须穿越动力电缆，则两者之间需保持垂直；
（2）在变频器输入/输出侧分别安装EMI滤波器或铁氧体共模滤波器（磁环）；
（3）电机电缆线应放置于较大厚度的屏障中，如置于较大厚度（2mm以上）的管道或埋入水泥槽中。动力线套入金属管中，并屏蔽接地（电机电缆采用4芯电缆，其中一根在变频器侧接地，另一侧接电机外壳)。
静电感应
对策：（1）避免信号线和动力线平行布线或与动力线捆扎成束布线；（2）使容易受影响的设备或信号线尽景远离变频器和变频器输入、输出等；（3）信号线和动力线都使用屏敝线，分别套入金属管，金属管之间距离至少20cm。
RS232/RS485的远程通讯线路干扰
对策：在RS232/RS485通讯接口上加装DC-DC隔离模块电源，将通讯供电电源与其它电源直接隔离开来。信号通讯传输线路也要采用双绞屏蔽电缆（屏蔽层接地）。
传感器输出模拟信号
对策：在传感器输出端加装ISO系列模拟信号隔离放大器可以有效解决模拟信号传输过程中的衰减和EMI干扰，增强显示控制系统的稳定性和可靠性。用于变频器抗EMI干扰的模拟信号隔离放大器：ISO U-P-O-M系列，是在IC内部加装输入信号干扰抑制滤波电路和输出干扰谐波吸收电路，增强抗EMI电磁干扰和高频信号空间干扰功能。特别适用于现场有变频控制设备、大功率电磁起动、GPS高频信号无线收发装置的场合。
漏电流及其对策
由于变频器输入、输出侧电缆的对地电容、线间电容以及电机对地电容的存在，会产生漏电流。漏电流包括对地漏电流、线间漏电流，其大小取决于分布电容的大小和载波频率的高低。
漏电流途径如下图：
（1）对地漏电流
漏电流不仅会流入变频器系统，而且可能通过地线流入其它设备，这此漏电流可能使漏电断路器、继电器或其它设备误动作。变频器载波频率越高、漏电流越大；电机电缆越长，漏电流也越大。
抑制措施：降低载波频率，但电机噪声会增加；电机电缆尽可能短；变频器系统和其它系统使用为针对高谐波和浪涌漏电流而设计的漏电断路器。
（2）线间漏电流
流过变频器输出侧电缆间分布电容的漏电流，其高次谐波可能使外部热继电器误动作，特别是小容量变频器，当配线很长时（50m以上），漏电流增加很多，易使外部热继电器误动作，推荐使用温度传感器直接监测电机温度或使用变频器本身的电机过载保护功能代替外部热继电器。
抑制措施：降低载波频率；在输出侧安装电抗器。
建议与结论
通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了一些解决方法，对变频器在工业设备运行中的可靠性和安全性具有十分重要的意义。但是，在变频器控制系统设计与应用中还应该注意以下几个方面的问题：
（1）限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。此时应加大额定功率，或者增加辅助的强风冷却或水冷却。
（2）频繁启停电机。控制变频器的调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，比如森兰SB70系列变频器就自带操作控制面板，不要通过接触器实现启/停，频繁的操作可能损坏内部元件，增加成本。
（3）改善功率因数的电容或压敏器件。由于变频器输出是PWM电压，输出侧如安装有改善功率因数的电容或防雷用压敏电阻等，都会造成变频器故障跳闸或器件的损坏。
（4）单相输入。单相使用时须将输入缺相保护设置为无效。 三相输入改成单相输入后，母线的电压纹波和电流纹波增大，不仅影响主电路电容寿命，而且会导致变频器工作性能变差。如确有必要改用单相电源，应降额使用，最大不超过额定值的60％。18.5kW及以上机型改为单相输入时，应确保单相输入接在R、S端子上，否则变频器无法工作。
（5）雷电冲击保护。变频器内装有雷击过电压保护装置，对于感应雷有一定的自我保护能力。所以，一般无需再加雷电保护装置。
（6）漏电保护器。变频器运行时有高速开关动作，必然有高频漏电流产生，有时会导致漏电保护电路误动作。遇到上述问题时，除适当降低载波频率，缩短引线外，还应正确安装漏电保护器。
（7）变频器的降额。环境温度超过40℃时，变频器应按每升高1℃降额5%使用，且必须加外部强制散热；海拔超过1000m的地区，空气稀薄将造成变频器的散热效果变差，需要按每超过100m，降额1％使用；当设定的载波频率在出厂值以上时，每升高1kHz，变频器需降额5％使用。
（8）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。
（张雪莉单位：湘潭大学信息工程学院；蔡罗强单位：湘电集团技术中心； 陈军华单位：大唐耒阳发电厂）
加热系统中，变频器驱动异步电动机所构成的变频调速系统因其具有显著的节能效果、较高的控制精度和较宽的调速范围、能适应恶劣的环境、便于使用和维护以及易于实现自动控制等性能而得到了广泛应用。随着变频器被广泛应用于工业控制领域，变频器的电磁干扰（简称EMI，electromagnetic interference）也随之而来。在实际应用中，许多设计忽略了变频器对周围电器的干扰及其受到的干扰问题的存在和处理，致使其系统不但无法可靠运行，还会影响其他设备的正常工作。本文研究重点探讨工业变频器电磁干扰及其抑制。
变频器干扰的传播途径及对策
通常，变频器在实际使用中会出现一些问题，即变频器、电动机、配线及外围设备之间的电气干扰问题。相对于变频器来说，这种电气干扰包括两个方面。（1）外部干扰。由于变频器的控制信号是弱电信号，因此外围设备的电磁噪声会干扰这种弱电信号，引起变频器产生误动作。（2）内部干扰。由于使用变频器而产生的电磁噪声、泄漏电流和高次谐波对外围设备也会产生干扰，造成外围设备误动作甚至受到损害。
变频器的工作原理决定了它会产生一定的干扰，从而可能给设备或系统带来EMC（简称电磁兼容）问题，变频器作为电子设备，也会受到外部电磁干扰的影响。
漏电流接地回路
外围设备通过变频器的布线构成闭合回路时，变频器接地线漏电流会使设备产生误动作。此时若设备不接地，会减少误动作。
电源线传播
当外围设备和变频器共用同一电源时，变频器产生的干扰逆电源线传播，会使同一系统中的其它设备误动作。可采取下列措施：
（1）变频器的输入端安装EMI滤波器或铁氧体共模滤波器（磁环）；（2）将其它设备用隔离变压器或电源滤波器进行噪声隔离。
电机线辐射
测量仪表、无线电装置、传感器等微弱信号的设备或信号线，和变频器装于同一柜子里，且布线很近时，容易受空气干扰产生误动作，需采取以下对策：
（1）容易受影响的设备和信号线，应尽量远离变频器安装。信号线应使用屏蔽线，屏蔽层接地，信号线电缆套入金属管中，并应尽量远离变频器和变频器输入/输出线。如果信号电缆必须穿越动力电缆，则两者之间需保持垂直；
（2）在变频器输入/输出侧分别安装EMI滤波器或铁氧体共模滤波器（磁环）；
（3）电机电缆线应放置于较大厚度的屏障中，如置于较大厚度（2mm以上）的管道或埋入水泥槽中。动力线套入金属管中，并屏蔽接地（电机电缆采用4芯电缆，其中一根在变频器侧接地，另一侧接电机外壳)。
静电感应
对策：（1）避免信号线和动力线平行布线或与动力线捆扎成束布线；（2）使容易受影响的设备或信号线尽景远离变频器和变频器输入、输出等；（3）信号线和动力线都使用屏敝线，分别套入金属管，金属管之间距离至少20cm。
RS232/RS485的远程通讯线路干扰
对策：在RS232/RS485通讯接口上加装DC-DC隔离模块电源，将通讯供电电源与其它电源直接隔离开来。信号通讯传输线路也要采用双绞屏蔽电缆（屏蔽层接地）。
传感器输出模拟信号
对策：在传感器输出端加装ISO系列模拟信号隔离放大器可以有效解决模拟信号传输过程中的衰减和EMI干扰，增强显示控制系统的稳定性和可靠性。用于变频器抗EMI干扰的模拟信号隔离放大器：ISO U-P-O-M系列，是在IC内部加装输入信号干扰抑制滤波电路和输出干扰谐波吸收电路，增强抗EMI电磁干扰和高频信号空间干扰功能。特别适用于现场有变频控制设备、大功率电磁起动、GPS高频信号无线收发装置的场合。
漏电流及其对策
由于变频器输入、输出侧电缆的对地电容、线间电容以及电机对地电容的存在，会产生漏电流。漏电流包括对地漏电流、线间漏电流，其大小取决于分布电容的大小和载波频率的高低。
漏电流途径如下图：
（1）对地漏电流
漏电流不仅会流入变频器系统，而且可能通过地线流入其它设备，这此漏电流可能使漏电断路器、继电器或其它设备误动作。变频器载波频率越高、漏电流越大；电机电缆越长，漏电流也越大。
抑制措施：降低载波频率，但电机噪声会增加；电机电缆尽可能短；变频器系统和其它系统使用为针对高谐波和浪涌漏电流而设计的漏电断路器。
（2）线间漏电流
流过变频器输出侧电缆间分布电容的漏电流，其高次谐波可能使外部热继电器误动作，特别是小容量变频器，当配线很长时（50m以上），漏电流增加很多，易使外部热继电器误动作，推荐使用温度传感器直接监测电机温度或使用变频器本身的电机过载保护功能代替外部热继电器。
抑制措施：降低载波频率；在输出侧安装电抗器。
建议与结论
通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了一些解决方法，对变频器在工业设备运行中的可靠性和安全性具有十分重要的意义。但是，在变频器控制系统设计与应用中还应该注意以下几个方面的问题：
（1）限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。此时应加大额定功率，或者增加辅助的强风冷却或水冷却。
（2）频繁启停电机。控制变频器的调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，比如森兰SB70系列变频器就自带操作控制面板，不要通过接触器实现启/停，频繁的操作可能损坏内部元件，增加成本。
（3）改善功率因数的电容或压敏器件。由于变频器输出是PWM电压，输出侧如安装有改善功率因数的电容或防雷用压敏电阻等，都会造成变频器故障跳闸或器件的损坏。
（4）单相输入。单相使用时须将输入缺相保护设置为无效。 三相输入改成单相输入后，母线的电压纹波和电流纹波增大，不仅影响主电路电容寿命，而且会导致变频器工作性能变差。如确有必要改用单相电源，应降额使用，最大不超过额定值的60％。18.5kW及以上机型改为单相输入时，应确保单相输入接在R、S端子上，否则变频器无法工作。
（5）雷电冲击保护。变频器内装有雷击过电压保护装置，对于感应雷有一定的自我保护能力。所以，一般无需再加雷电保护装置。
（6）漏电保护器。变频器运行时有高速开关动作，必然有高频漏电流产生，有时会导致漏电保护电路误动作。遇到上述问题时，除适当降低载波频率，缩短引线外，还应正确安装漏电保护器。
（7）变频器的降额。环境温度超过40℃时，变频器应按每升高1℃降额5%使用，且必须加外部强制散热；海拔超过1000m的地区，空气稀薄将造成变频器的散热效果变差，需要按每超过100m，降额1％使用；当设定的载波频率在出厂值以上时，每升高1kHz，变频器需降额5％使用。
（8）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。
（张雪莉单位：湘潭大学信息工程学院；蔡罗强单位：湘电集团技术中心； 陈军华单位：大唐耒阳发电厂）