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EMC滤波器在变频器中的应用

2010-12-31 15:52
野明月
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  虽然大多厂家提供的变频器都配有内部干扰抑制器件,但是外置EMC 滤波器在某些应用中仍是需要的。EPCOS 的两种EMC滤波器,就非常适用于变频器的外置应用。

  当前随着变频器市场不断扩大,激烈的竞争、成本压力和技术创新导致产品价格不断下降,体积不断缩小,与此同时也扩大了变频器的应用领域。今天的变频器厂家一般提供的产品都含有内置干扰抑制器件,但是这只能保证在其精确定义的运转条件下满足EMC 的要求。如果超过限值,就需要配置外置滤波器并进行另外的干扰测试,这就意味着更多的费用,并最终导致更高昂的系统成本。

  根据变频器产品说明,满足EMC 要求的最大运行范围,通常和变频器开关频率以及变频器和电机之间的最大线缆长度有关。一般情况下,更高的开关频率,意味着更强的干扰。更长的线缆,意味着更大的共模电流将流过用以抑制干扰的共模扼流圈。如果实际应用的线缆超过变频器产品手册中定义的最大线缆长度,那么不符合限值的情况就会发生。另外,变频器内置的噪声抑制线圈甚至会发生饱和,导致整个滤波器完全失效。

  1 EPCOS B84143A 和B84143B 系列滤波器

  EPCOS B84143A和B84143B 系列EMC 滤波器有如下特点:

  1)是长电机线缆和满载运转的优化方案;

  2)高插入损耗性能;

  3)容易安装,重量轻(0.58~13.5 kg),体积小(51.4 mm伊63 mm伊165 mm ~110 mm伊220 mm伊440 mm);

  4)适用于所有工业电源,最大电压520 V,50/60 Hz;

  5)产品拥有UL 和CSA 认证,最大认证电流200 A;

  6)可提供电流至2 500 A的订制解决方案;

  7)高过载容量,可承受最大2.5 倍额定电流的过载。

  其外形图如图1所示。

  现在我们对在不同应用条件下的配置有内置干扰抑制器件的商用变频器进行性能测试,以说明这两种EMC滤波器在变频器应用中的效果。

  

  2 长线缆驱动的问题

  通常情况下,配有内置干扰抑制器件的变频器的最大运行线缆长度是5 m。带有内部干扰抑制器件的测试曲线如图2所示。被测变频器带有内部干扰抑制器件,电机线缆长度为5 m或50 m,电机功率为11 kW。在电机线缆长度为50 m的情况下,发生超过限值的情况。测试表明在满足这些条件下的最大传导发射满足EN55011/Class A 的要求。然而,如果变频器使用更长的线缆,那么电源线上的传导干扰将会增加,变频器内置滤波器将不能保证足够的噪声抑制。由于屏蔽线缆本身的高寄生电容所产生的共模电流也将随着线缆长度而增加,这些电流将导致内部滤波器的共模扼流圈饱和,因而EMC 的要求将很难被满足,配置外置滤波器成为了必要条件。

  

  在这个例子中,变频器配有50 m长的线缆。测试记录清楚的表明内部滤波器的线圈饱和,发出了嗡嗡的让人烦躁的噪声,因此必须配置外置滤波器来保证重新满足EMC 限值的要求。相应的配有外置滤波器,电机功率11 kW屏蔽线缆长度为50 m 的变频器的EMI 测试曲线如图3 所示。其中型号为B84143-A25-R105 的EPCOS 超紧凑、低成本滤波器在此应用中被使用。

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