变频器的出现为工业自动化控制、电机节能带来了革新。工业生产中几乎离不开变频器,即使在日常生活中,电梯、变频空调等也成为不可缺少的部分,变频器已经开始渗入到生产、生活的各个角落。然而,变频器的广泛使用也带来了许多前所未有困扰,典型的电磁兼容/电能质量现象包括:
变频器工作时,继电保护器误动作;
变频器工作时,PLC工作异常、仪表读数错误;
工厂安装了变频器后,无功补偿电容不能正常投切甚至烧毁;
工厂安装了变频器后,原来的配电系统不再满足要求,电缆、变压器过热,配电盘跳闸,变压器温升、噪声加大;
变频器驱动的电机,发热严重、噪声增加;
变频器驱动的电机,绝缘容易损坏,轴承容易损坏。
变频器之所以带来这些问题,是由变频器的工作原理所决定的。变频器主要由两部分组成:整流器和逆变器,整流器和逆变器是导致上述现象的根本原因。整流器工作时产生谐波电流,这些谐波电流会影响供电的变压器及周边电子设备。逆变器对直流电压进行控制,产生脉宽调制(PWM)波,PWM电压波形是电磁干扰和损伤电机的根本原因,如图1所示。
图1 变频器产生电磁兼容/电能质量问题