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矿用变频器在井下使用中的干扰问题及其解决对策【摘要】近年来矿用变频器的应用日趋普及其对井下机电设备的谐波干扰和电磁辐射干扰也越来越严重。本文介绍了矿用变频器谐波的产生详细的介绍了矿用变频器在井下使用的干扰问题最终提出相应的防治对策。【关键词】煤矿机电；变频器；电磁干扰；防治对策引言随着我国煤炭生产自动化程度的不断提高矿用变频器在煤矿井下采、掘、运等机械设备和井上通、压、排、提等四大件的调速应用中发挥了良好的调速性能和节能降耗的作用。近几年变频器的应用更是突飞猛进在大型的皮带运输和斜巷绞车的应用也已很普遍。然而变频器的大规模应用使得井下电网污染问题日益突显尤其在变频器集中应用的场合如何解决变频器干扰问题几乎成了自动化系统能否正常工作的决定因素同时对保证矿井供电和各种设备的正常运行都具有重要的意义。1变频器谐波的产生从结构上来看变频器有间接变频器和直接变频器之分。间接变频器将工频电流通过整流器变成直流然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流。而直接变频器是将工频电流直接变换成可控频率的交流没有中间的直流环节。目前应用较多的是间接变频器。间接变频器有三种不同的结构方式：（1）用可控整流器变压；（2）用可控整流器整流斩波器变压；（3）用可控整流器整流。无论哪一种变频器都大量使用了晶闸管等非线性电力电子元件无论采用哪种整流方式变频器从电网中吸取能量的方式都不是连续的正弦波而是以脉动的断续方式向电网索取电流这种脉动电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网的电压上使电压发生畸变经傅里叶级数分析可知这种非同期正弦波电流是由于频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成。谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时与所加的电压不呈线性关系就形成非正弦电流从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。2矿用变频器在井下使用的干扰问题2.1变频器的干扰方式（1）电磁辐射在交-直-交变换过程中通过逆变装置工作将直流变成交流其输出波形不是完美的正弦波有高次谐波共扼会在通信设备和无线电设备上产生电磁辐射干扰。变频器其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载它所产生的谐波对接入同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。由于变频器的逆变桥大多采用PWM技术当给定频率和辐值产生预期的和重复的开关模式时其输出的电压和电流的频谱是离散的并且带有与开关频率相应的高次谐波群。对变频器来说防爆外壳是一个屏蔽壳但由于隔爆面有几十丝的间隙观察窗是钢化玻璃它们能隔火但隔不了磁辐射信号。（2）传导主要体现在输入端其整流部分用大功率二极管或二极管与可控硅或可控硅组成不可控或半控或全控的整流电路。由于电路在整流处理过程中将产生谐波并传导到电子设备、通讯设备上。电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其他电路。与辐射干扰相比其传播的路程可以很远。（3）感应耦合感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径当干扰源的频率较低时干扰的电磁波辐射能力也有限而该干扰源又不直接与其他导体连接但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体内感应耦合在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。2.2变频器的干扰途径变频器的干扰途径与一般电磁干扰途径是差不多的也分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：（1）对周围的电子、电气设备产生电磁辐射。（2）对直接驱动的电动机产生电磁噪声使得电动机铁损和铜损增加进而发热并传导到电源通过配电网络传导给系统其他设备。（3）变频器对相邻的其他线路产生感应耦合感应出干扰电压或电流。3变频器干扰的解决方法3.1滤波设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少对电源的干扰可在变频器输入侧设置共模滤波器输出侧加正弦波滤波器以减少电磁噪声对电源的干扰降低电机损耗发热。特别是输出侧加正弦波滤波器还能改善输出波形保护电机绝缘。由于目前煤矿井下采用的变频器大多是6脉动的电压型正弦波脉宽调制的变频器其谐波主要是3次、5次谐波特别是5次谐波比较厉害3次谐波通过滤波器已大部分滤尽但是5次谐波若滤波器质量不好则约有30%～50%谐波尚未滤掉；故若能采用正弦波滤波器则效果将明显改善。如果线路中有敏感电子设备可在电源线上设置电源噪声滤波器以免传导干扰。为防止信号传输受干扰还可在传输信号的输入端加磁环也能滤掉干扰信