變頻�專用濾波�就是為了消除變頻器工作時,對電網(wǎng)及其它數(shù)字電子設(shè)備產(chǎn)生干擾的頻譜分量、增強變頻器�電磁兼容性而專門�(shè)計的濾波器。變頻器專用濾波器是�電感�電容組成的低通濾波電路所�(gòu)�,它允許有用信號的電流通過,對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減�
變頻器專用濾波器,就是為了消除變頻器工作�,對電網(wǎng)及其它數(shù)字電子設(shè)備產(chǎn)生干擾的頻譜分量、增強變頻器的電磁兼容性而專門�(shè)計的濾波��
變頻器專用濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所�(gòu)�,它允許有用信號的電流通過,對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減。由于干擾信號有差模和共模兩�,因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理有三種:
1、利用電容通高頻隔低頻的特�,將火線、零線高頻干擾電流導(dǎo)入地線(共模�,或?qū)⒒鹁€高頻干擾電流導(dǎo)入零線(差模);
2、利用電感線圈的阻抗特�,將高頻干擾電流反射回干擾源�
3、利用干擾抑制鐵氧體可將一定頻段的干擾信號吸收�(zhuǎn)化為熱量的特�,針對某干擾信號的頻段選擇合適的干擾抑制鐵氧體磁�(huán)、磁珠直接套在需要濾波的電纜上即��
變頻器專用型濾波器根�(jù)其使用位置不�,可以分為變頻器輸入端專用型濾波器和變頻器輸出端專用型濾波器�
1、變頻器輸入端專用濾波器的特�
1.1、寬范圍的衰減特性;
1.2、較小的泄露電流�
2、變頻器輸出端專用濾波器的特�
2.1、dv/dt抑制,過電壓限制�
2.2、降低變頻器電磁干擾�
2.3、減少變頻器及馬達線圈損��
變頻器專用濾波器選型時,要確定以下幾點:
額定電壓
額定電壓是變頻器專用濾波器用在指定電源頻率時的工作電�,也是濾波器允許的電壓�。如用在50Hz單相電源的濾波器,額定電壓為250V;用�50Hz三相電源的濾波器,額定電壓為440V。若輸入濾波器的電壓過高,會使內(nèi)部電容器損壞�
額定電流
額定電流(Ir)是在額定電壓和指定�(huán)境溫度條件下所允許的連續(xù)工作電流�
隨著�(huán)境溫度的升高,或由于電感�(dǎo)線的銅損,磁芯損耗以及周圍環(huán)境溫度等原因?qū)е鹿ぷ鳒囟雀哂谑�?,這時候就難以確保插入損耗的性能。因�,應(yīng)該根�(jù)實際可能的工作電流和工作�(huán)境溫度來選擇EMI電源濾波器的額定電流�
插入損�
3.1、插入損耗定�
插入損耗是變頻器專用濾波器最重要的技�(shù)參數(shù)之一,設(shè)計人員和工程�(yīng)用人員考慮的中心問題就�,在保證濾波器安全、環(huán)�、機械和可靠性能滿足有關(guān)�(biāo)�(zhǔn)要求的前提下,實�(xiàn)盡可能高的插入損��
變頻器專用濾波器的插入損耗是頻率的函�(shù),用dB(分貝)表示�
3.2、共模損耗與差模損�
變頻器專用濾波器的插入損耗包括共模(表示為CM)插入損耗和差模(表示為DM)插入損耗�
3.3、影響插入損耗的因素
影響變頻器專用濾波器插入損耗的因素包括阻抗搭配和安�。實際應(yīng)用中,變頻器專用濾波器輸入和輸出端的阻抗已不是測得的50Ω,所以它對干擾信號的衰減,不會等于產(chǎn)品標(biāo)�(zhǔn)或說明書中的給出的插入損�。如果選用變頻器專用濾波器的�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)和參�(shù)合理,加上安裝得�(dāng),則有可能實�(xiàn)�(yōu)于標(biāo)�(zhǔn)中的�(guī)定的插入損耗。反�,如果網(wǎng)�(luò)搭配和參�(shù)的選擇不�(dāng),安裝又有問�,則有可能得不到好的�(yīng)用效果,反而會得到相反的效��
另外一個影響因�,就是濾波器的工作溫度和額定工作電流。變頻器專用濾波器的插入損耗測量方法中,都一致強�(diào)了要在加載額定電流條件下進行它的插入損耗的測量,這是因為濾波器中的電感L用了鐵氧體或其他磁性材料,大電流工作下,磁性飽和狀�(tài)引起性能變壞,兩者比較差別相�(dāng)大�
阻抗搭配
4.1、阻抗搭配的原因
選擇變頻器專用濾波器時,首先�(yīng)選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能�
首先選擇濾波電路的原因是與濾波器要在匹配條件下工作的傳統(tǒng)概念不同,所謂匹配意味濾波器需在保持輸�/輸出信號幅度不變(或某一固定比例)的前提�,將其中部分頻譜做預(yù)期的處理或變�,而變頻器專用濾波器不�,它是個以工頻為導(dǎo)通對象的低通濾波器,是在不匹配的條件下工作,因為在實際�(yīng)用中無法實現(xiàn)匹配,如變頻器專用濾波器輸入端阻抗RI——電�(wǎng)源阻抗是隨著用電量的大小變化�,濾波器輸出端的阻抗Rl(負載阻抗)——電源阻抗是隨著電源負載的大小變化的,要想獲得理想的抑制效果,應(yīng)遵循正確的阻抗搭��
無論怎樣�(fù)雜的變頻器專用濾波器,都可以把它的共模和差模濾波�(wǎng)�(luò)抽象出來�
4.2、阻抗失配分�
一般在變頻器專用濾波器電路�(wǎng)�(luò)�,電感L看作高阻元件,電容C看作低阻元件。為了達到濾波更好的效果,按照濾波器的不匹配原則,如果實際負載為感性高阻,則選擇輸出負載為容性低阻的濾波�;如果實際負載為容性低�,則選擇輸出負載為感性高阻的濾波器。同�,對于濾波器的輸入阻抗和電網(wǎng)源阻�,也�(yīng)該按照阻抗失配原則來選擇濾波器�
對被控制的干擾信�,當(dāng)變頻器專用濾波器兩端阻抗都處于失配狀�(tài)時,EMI信號會在它的輸入和輸出端口產(chǎn)生很強的反射。這樣一�,變頻器專用濾波器對EMI信號的衰�,等于變頻器專用濾波器的固有插入損耗加上反射損耗。在變頻器專用濾波器的實際使用中,可用阻抗失配來實現(xiàn)對EMI信號更加有效抑制�
這就是為什么選用變頻器專用濾波器時,一定要仔細分析其端口阻抗的正確搭配,使�(chǎn)生盡可能大的反射,達到對EMI信號的有效控制的原因�
工作�(huán)�
影響工作電流和環(huán)境關(guān)系的主要原因之一就是變頻器專用濾波器中的軟磁材料。變頻器專用濾波器一般采用高磁導(dǎo)率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始磁�(dǎo)率μi=7000�10000,但其居里點溫度不高,優(yōu)�(zhì)的僅�130℃左�。磁�(dǎo)率越�,居里點溫度越低,過居里點后磁導(dǎo)率迅速下�,從而導(dǎo)致EMI電源濾波器中的電感值下�,嚴重影響濾波效��
因此要根�(jù)工作溫度來正確選擇頻器專用濾波器的額定電�,或者改善濾波器的散熱條件(工作�(huán)境)來確保濾波器的安裝使��
除特殊說明外,變頻器專用濾波器說明書給出的額定電流均為室�+25℃(�(biāo)稱溫度)的�,同樣給定的典型插入損耗或曲線也均�+25℃的值�
IEC氣候等級為25/085�,指定環(huán)境溫度為+40℃(�(biāo)稱溫度)條件�,查取其他環(huán)境溫度所允許的工作電流曲��
特別說明
變頻器專用濾波器對EMI信號的抑制能力不僅取決于濾波器在50Ω系統(tǒng)�(nèi)測得的插入損耗,還取決于濾波�(wǎng)�(luò)與EMI信號源和負載的正確端�。所�,在選用濾波器時,要特別注意變頻器專用濾波器上標(biāo)牌內(nèi)�,看其是否準(zhǔn)確標(biāo)出濾波網(wǎng)�(luò)的參�(shù)和網(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)。顯�,那種既不提供網(wǎng)�(luò)參數(shù),又沒有給出�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)的變頻器專用濾波�,給正確端接和優(yōu)化應(yīng)用帶來了麻煩�
另外,有的變頻器專用濾波器標(biāo)牌標(biāo)明電源和負載端接,這可能是為了某特定電子設(shè)備所�(shè)�,沒有普遍意�,最多也只能是制造廠商的建議端接方法之一�
�(yīng)用變頻器專用濾波器,要具體分析變頻器專用濾波器的�(wǎng)�(luò)�(jié)�(gòu)和接入電路的等效阻抗,按照以上阻抗搭配原則進行端接才能正確達到�(yù)期目��
1、不能存在電磁耦合路徑
以上兩種都是不正確的安裝方式,問題的本質(zhì)在于,濾波器的輸入端電線和它
的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一�,存在于濾波器某一端的EMI信號會逃脫濾波器對它的抑制,不�(jīng)過濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去�
另外,如上述兩種吧變頻器專用濾波器都是安裝在�(shè)備屏蔽的�(nèi)�,設(shè)備內(nèi)部電路及元件上的EMI信號會因輻射在濾波器的(電源)端引線上生成EMI信號而直接耦合到設(shè)備外面去,使�(shè)備屏蔽喪失對�(nèi)部元件和電路�(chǎn)生的EMI輻射的抑�。當(dāng)�,如果濾波器(電源)上存在有EMI信號,也會因輻射而耦合到設(shè)備內(nèi)部的元件和電路上,從而破壞濾波器和屏蔽對EMI信號的抑制作��
2、不能將線纜困扎在一�
一般來�,在電子�(shè)備或系統(tǒng)�(nèi)安裝EMI濾波器時要注意的�,在捆扎�(shè)備電纜時,千萬不能把濾波器(電源)端和(負載)端的電線捆扎在一�,因為這無疑加劇了濾波器輸入輸出端之間的電磁耦合,嚴重破壞了濾波器和�(shè)備屏蔽對EMI信號的抑制能力�
3、避免使用長接地�
變頻器專用濾波器輸入、出端連接電源及電機的接線長度不宜超過30厘米�
因為過長的接地線意味著大大增加接地電感和電阻,它會嚴重破壞濾波器的共模抑制能�。較好方法是,用金屬螺釘與星形彈簧墊圈把濾波器的屏蔽牢牢地固定在�(shè)備電源入口處的機殼上�
4、必須拉開距�
變頻器專用濾波器輸入�、輸出線必須拉開距離,切忌并�,以免降低濾波器效能�
5、良好面接觸
變頻器專用濾波器金屬殼與機箱殼必須保證良好面接觸,并將接地線接好�
6、宜選用雙絞�
變頻器專用濾波器的輸�、輸出連接線以選用屏蔽雙絞線為�,它可有效消除部分高頻干擾信號�