變頻器的輸入和輸出濾波器 - 用途、工作原理、連接、特性

與許多其他由頻率為 50 Hz 的交流電供電的電子轉換器一樣，變頻器僅通過其設備扭曲了消耗電流的形狀：電流與電壓無關，因為輸入端的整流器設備通常是常規的，即不可控的。同樣，變頻器的輸出電流和電壓——它們在失真形式上也有所不同，由於 PWM 逆變器的運行，存在許多諧波。

結果，在定期向電機定子提供這種畸變電流的過程中，其絕緣老化更快，軸承劣化，電機噪音增加，繞組發生熱損壞和電氣損壞的可能性增加。以及來自網絡的電源頻率轉換器, 這種情況總是充滿干擾的存在，這些干擾可能會損壞由同一網絡供電的其他設備。

為了消除上述問題，在變頻器和電機上安裝了額外的輸入和輸出濾波器，從而使電網本身和由該變頻器驅動的電機免受有害因素的影響。

輸入濾波器設計用於抑制變頻器的整流器和PWM逆變器產生的噪聲，從而保護網絡，輸出濾波器設計用於保護電機本身免受變頻器PWM逆變器產生的噪聲.輸入濾波器是扼流圈和 EMI 濾波器，輸出濾波器是共模濾波器、電機扼流圈、正弦濾波器和 dU/dt 濾波器。

線性扼流圈

連接在電源和變頻器之間的扼流圈是油門線，它充當一種緩衝區。線性扼流圈不會將變頻器的高次諧波（250、350、550 Hz 等）傳遞到網絡，同時保護變頻器本身免受網絡中的電壓尖峰、變頻器瞬態期間的電流浪涌等的影響..n.

這種扼流圈的電壓降約為 2%，這對於扼流圈與變頻器的正常運行來說是最佳的，而沒有發動機停機期間再生電能的功能。

因此，在以下情況下，網絡和變頻器之間安裝了網絡扼流圈：網絡中存在噪聲（由於各種原因）；相位不平衡；當由相對強大（最多 10 倍）的變壓器供電時；如果多個變頻器由一個電源供電；如果 KRM 安裝的電容器連接到電網。

線性扼流圈提供：

電磁脈衝過濾器

由於變頻器驅動的電機本質上是一個可變負載，其運行與電源電壓中不可避免出現的高頻脈衝有關，這種波動會導致電源電纜產生寄生電磁輻射，特別是如果這些電纜相當長。這種輻射可能會損壞附近的某些設備。

只需要一個 EMF 濾波器來消除輻射，以確保與輻射敏感設備的電磁兼容性。

三相電磁輻射濾波器根據法拉第池原理設計用於抑制150 kHz至30 MHz範圍內的干擾。 EMI 濾波器應盡可能靠近變頻器的輸入端連接，以便為周圍設備提供可靠的保護，使其免受所有 PWM 干擾。有時，EMP 濾波器已內置於變頻器中。

DU/dt濾波器

所謂dU/dt濾波器是由電感和電容電路組成的三相L型低通濾波器。這種濾波器也稱為電機扼流圈，通常可能根本沒有電容器，電感會很大。濾波器參數使得頻率高於變頻器的 PWM 逆變器開關的開關頻率的所有乾擾都被抑制。

如果過濾器包含電容器，則它們每個的電容值都在幾十納法拉以內，並且電感值 — 高達數百微亨。因此，該濾波器可將三相電機端子處的峰值電壓和脈衝降低至 500 V/μs，從而避免定子繞組損壞。

因此，如果驅動器經歷頻繁的再生製動，最初設計不是與變頻器一起工作，絕緣等級低或電機電纜短，安裝在惡劣的操作環境中或在 690 伏特下使用，則 dU / dt 濾波器是建議在變頻器和電機之間。

雖然從變頻器提供給電機的電壓可能是雙極方波脈衝形式而不是純正弦波，但 dU/dt 濾波器（具有小電容和電感）以這樣一種方式作用於電流：幾乎完全在繞組電機中正弦曲線... 重要的是要了解，如果在高於其標稱值的頻率下使用 dU/dt 濾波器，濾波器會過熱，即會帶來不必要的損失。

正弦濾波器（正弦濾波器）

正弦波濾波器類似於電機扼流圈或dU/dt濾波器，不同之處在於這裡的電容和電感都很大，因此截止頻率小於PWM逆變開關開關頻率的一半。因此，可以更好地平滑高頻干擾，並且電機繞組上的電壓形狀和其中的電流形狀更接近理想的正弦曲線。

正弦濾波器中電容器的電容以幾十、幾百微法為單位測量，線圈的電感以單位和幾十毫米為單位測量。因此，與傳統變頻器的尺寸相比，正弦波濾波器較大。

正弦濾波器的使用使得可以與變頻器一起使用，即使是最初（根據規範）由於隔離不良而不打算與變頻器一起運行的電機。在這種情況下，不會出現噪音增加、軸承快速磨損、高頻電流繞組過熱等情況。

當電機和變頻器相距很遠時，可以在它們之間安全地使用長電纜，同時消除電纜中可能導致變頻器熱損失的脈衝反射。

因此，建議在以下情況下安裝正弦濾波器：

應該記住正弦濾波器不能在低於其標稱值的頻率下使用（向下頻率的最大允許偏差為 20%），因此在變頻器的設置中有必要設置頻率低於。並且應非常小心地使用 70 Hz 以上的頻率，並且在轉換器的設置中，如果可能，請預先設置所連接的正弦濾波器的電容和電感值。

請記住，濾波器本身可能會產生噪音並發出大量的噪音，因為即使在額定負載下它也會承受大約 30 伏的壓降，因此必須在合適的冷卻條件下安裝濾波器。

所有扼流圈和濾波器必須使用盡可能短的屏蔽電纜與電機串聯。因此，對於 7.5 kW 的電機，屏蔽電纜的最大長度不應超過 2 米。

共模濾波器——核心

共模濾波器 - 核心

共模濾波器旨在抑制高頻噪聲。該濾波器是鐵氧體環上（更準確地說是橢圓形）上的差動變壓器，其繞組是直接連接電機和變頻器的三相線。

該濾波器用於減少電機軸承中放電產生的總電流。因此，共模濾波器可減少電機電纜可能產生的電磁輻射，尤其是在電纜未屏蔽的情況下。三相導體穿過芯窗，保護接地導體留在外面。

鐵芯用夾子固定在電纜上，以保護鐵氧體免受振動對鐵氧體的有害影響（鐵氧體鐵芯在電機運行期間振動）。濾波器最好安裝在變頻器端子側的電纜上。如果在運行過程中鐵芯發熱超過70°C，這表明鐵氧體已經飽和，這意味著您需要添加鐵芯或縮短電纜。最好將幾根並聯的三相電纜各自裝上線芯。