浅析变频器的防电涌保护

发布时间：2009.08.07   新闻来源：   浏览次数：32
从原理上说，变频器由整流器、中间直流环节、逆变器以及电子控制组成（图1）。

在逆变器的输入处，单相或链接的三相交流电压转换为脉冲式直流电压，并进入中间直流环节，它们也充当储能器件（缓冲器）。

由于有中间直流环节中的电容和接地的LC网络滤波器，若在上游再连接漏电流保护设备（RCD），可能会产生问题。在防雷保护器的应用中，经常错误诊断这种问题的原因。

这些问题源于流过变频器感应的暂态故障电流。这个故障电流已经足以使敏感的漏电流保护器（RCD）动作。解决办法之一是使用耐冲击电流的漏电保护器，其动作电流为 

I△n = 30 mA、泄放能力为3 kA（8/20 μs）。

通过电子控制，逆变器可以提供时钟脉冲触发的输出电压。在脉冲宽度调制中，电子控制的时钟频率越高，输出电压的正弦性越好。在每次时钟触发中，都会产生一个叠加在基频曲线上的峰值电压。此峰值电压的值可达1200 伏以上（具体取决于变频器）。输出处模拟的正弦曲线越好，电机的性能和控制响应也越好。不过，这也意味着电压峰值会越频繁地出现在变频器的输出端。

在选择防电涌保护器时，必须考虑最大持续工作电压Uc。它指定了防电涌保护器允许接入的最大工作电压。这意味着，在变频器的输出端，防电涌保护器相应可使用的最高Uc值。由此可避免防电涌保护器在“正常”工作状态及由与此相关的峰值电压作用下，因逐渐发热而“人为地”加快老化。这些防雷保护器的发热会缩短使用寿命，并因此与被保护设备分离。

    变频器输出端的电压是可变的，它比输入端的标称电压稍高。例如，在持续工作状态下，它通常约高+ 5 %，以便补偿接线处的电压降。在其它情况下，可以简单地说，变频器输入端的最大电压等于变频器输出处的最大电压。
 

变频器输出端的高时钟频率会产生场生干扰，因此必须使用屏蔽电缆来防止干扰邻近的系统。 

为了屏蔽电机电源线，必须确保两端接地，即在变频器和电机处。其中要注意屏蔽的大面积接触，这是源于电磁兼容（EMC）的要求。此处使用定力弹簧更具优势（图2）。通过相互交织的网状接地系统（即接地终端系统），连接了变频器和驱动电机的接地系统，减小了设备各部件之间的电势差，从而避免平衡电流通过屏蔽。

    如图3 所示，在电源侧使用了防电涌保护器DEHNguard；在信号侧使用了 0 –20 mA的BLITZDUCTOR。保护器必须根据接口类型，单独适配。
    变频器集成到建筑物智能控制中，为了避免系统故障，所有处理器和通信接口都必须要配备防电涌保护器。