目前的變頻電源是通過(guò)電力半導(dǎo)體器件調(diào)壓,較大程度上改變了波形特性,從而對(duì)電機(jī)和電纜帶 來(lái)了新問(wèn)題。變頻器中通常通過(guò)大功率的自關(guān)斷開關(guān)器件(BJT、IGBT等)進(jìn)行整流、然后對(duì)直流電壓進(jìn)行PWM逆變,結(jié)果是在輸入輸出回路產(chǎn)生電壓的高次諧波,干擾供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備,尤其是控制系統(tǒng)的I/O信號(hào)。同時(shí)由于高次諧波的存在,使得變頻電纜應(yīng)具有更高的絕緣安全裕度。在實(shí)際使用過(guò)程中,經(jīng)常遇到變頻器高次諧波的干擾問(wèn)題,下面簡(jiǎn)單介紹諧波產(chǎn)生的機(jī)理、傳播途徑等問(wèn)題。變頻器的主回路一般為交-直-交組成,外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓,經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶閘管開關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流電壓。在整流回路中,由于不規(guī)則的矩形波的存在,波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波,其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變回路中,輸出電流波形是PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形,對(duì)于GTR大功率逆變?cè)?,其PWM的載波頻率為2~3kHz,而IGBT大功率逆變?cè)腜WM高載頻可達(dá)15kHz。同樣輸出回路電流也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波,高次諧波電流通過(guò)電纜向空間輻射,干擾鄰近電氣設(shè)備。因此,針對(duì)變頻器的工作特點(diǎn),變頻電纜應(yīng)著重解決以下問(wèn)題: (1)電纜本體對(duì)外發(fā)射電磁波,抑制高次諧波通過(guò)電纜對(duì)外界的干擾。 (2)脈沖電壓對(duì)絕緣的影響,防止脈沖電壓對(duì) 電纜的影響。 變頻電纜從電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上解決防干擾能力及絕緣的安全可靠性上顯得尤為重要。
197 3 變頻電纜的工作特點(diǎn) 縱上,了解變頻器的工作特點(diǎn),變頻電纜的設(shè)計(jì)應(yīng)著重控制以下方面: 3.1 電纜本體對(duì)外發(fā)射電磁波 一般變頻家用電器為單相供電,長(zhǎng)度很短,功率也較小,設(shè)計(jì)時(shí)已將變頻電源、連接電纜和變頻電機(jī)一并設(shè)置在金屬殼內(nèi),抑制了電磁波對(duì)外發(fā)射。但是在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi),電機(jī)功率較大,連接變頻電機(jī)和變頻電源之間的電纜長(zhǎng)度長(zhǎng),在工作時(shí)電纜就是高頻電磁波向外發(fā)射的有效載體,對(duì)于周圍鄰近地區(qū)的通信工具(如無(wú)繩)或調(diào)幅接受器(如收音機(jī)調(diào)幅波段)將產(chǎn)生干擾,有時(shí)情況也比較嚴(yán)重,稱之為電磁波的環(huán)境污染,國(guó)外已對(duì)這種電纜提出要求,我們也已提出了相關(guān)EMC測(cè)試及控制方法。 雖然目前沒(méi)有國(guó)家規(guī)范規(guī)定電纜發(fā)射電磁波造成環(huán)境污染的考核指標(biāo),但抑制對(duì)外高頻干擾是必須做到的。要想達(dá)到高頻干擾的有效抑制,變頻電纜屏蔽結(jié)構(gòu)是尤為重要的。屏蔽結(jié)構(gòu)是抑制對(duì)外高頻干擾佳方法,而屏蔽結(jié)構(gòu)分為銅絲編織屏蔽及銅帶屏蔽。