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【摘要】随着科学技术水平的不断提高，现变频器已广泛应用于各行各业，但其所带来的干扰问题也越来越严重，影响了所用行业的顺利发展，为此必须严格控制其干扰问题的影响。文章首先分析了矿用变频器产生干扰问题的原因及其传播途径，接着就其原因及传播途径给出了相应的解决措施，旨在为尽量避免矿用变频器因出现干扰问题而影响煤矿安全提供若干参考建议。
【关键词】煤矿 变频器 干扰问题
引言
变频调整技术起源于20世纪70年代，变频器是一种在电力电子技术及PWM控制技术不断发展而研究出来的交流感应电机调速装置。因变频器具有调整范围宽、精度高、节能效果好、运行稳定可靠等优势而广泛应用于各行各业当中，使得企业的经济效益有了显著提高[1]。但同时，因变频器所带来的干扰严重时会导致企业的生产无法顺利进行，因此人们也不得不重视并深入研究变频器所产生的干扰问题。
1.矿用变频器产生干扰问题的原因及其传播途径
变频器主要是通过电力半导体器件的通断作用而实现将工频电源转换成另一频率的一种电能控制装置。现煤矿企业所使用的变频器多为交-直-交方式的变频器，即先利用整流器将工频交流电源变换为直流电源，然后再将直流电源变换为频率及电压均可得以控制的交流电源，再将此交流电源提供给电动机[2]。变频器的主电路包括以下部分：整流、直流环节和逆变。整流电路是变频器的输入部分，逆变电路则是变频器的输出部分，其都是非线性元件所构成，且具开关作用。在开、关的过程当中，变频器会出现高次谐波，这样就会使得输入电源、输出电压波形及电流波形出现畸变。电压及电流当中的高次谐波会利用不同的方式将自身的能量传播出去，从而对变频器或是其他电子设备产生干扰。
总体来说，变频器干扰的传播途径主要有以下三种：第一种，电磁辐射，即在变频器进行电流及电压的交-直-交的转换过程当中，由于逆变装置的作用，直流转换成交流后其输出波形为非完美正弦波，而包含很多高次谐波，从而以电磁辐射的形式对通信设备及无线电设备产生干扰。电磁辐射是高次谐波传播能量的主要方式。第二种，传导。电磁干扰不但可通过连接导线向外部发射，而且还可通过阻抗耦合的方式将干扰传播于其他电路当中，从而使得电动机受到电磁噪声干扰，导致电动机能耗增加，严重影响了电机的性能。这是变频器输入电流干扰传播的主要途径。第三种，感应耦合，即在干扰源频率过低无法通过电磁辐射进行传播时，其电磁干扰可与变频器的输入、输出导线或是相邻的导线进行感应耦合，而对邻近的导线或是导体产生干扰。感应耦合是煤矿井下工作当中对工控计算机或是自控装置产生干扰的主要方式之一。
2.矿用变频器干扰问题的解决措施
针对矿用变频器产生干扰问题的原因及其传播途径，解决其干扰问题的对策可概括为：隔离干扰源、切断传播途径、降低接收器的敏感性，具体可采取以下措施：
第一，加设隔离变压器。隔离就是指隔离电路上的干扰源及易受干扰部分，使其无法发生电联系。在变频系统当中使用隔离变压器通常是将其安装在电源及变频器之间，以防止传导干扰。隔离变压器可使用噪声隔离变压器、自耦变压器、多绕组变压器等[3]。隔离变压器所起的作用主要有隔离，即隔离外部环境对变频器所产生的干扰，同时也隔离变频器对外界环境所产生的干扰；防止电流跳变，即防止电网回流，以免对相关生产设备产生冲击。
第二，使用电抗器。在变频器的输入回路当中使用电抗器可有效抑制低次谐波电流。依照转入方式的不同可将电抗器分成交流电抗器和直流电抗器。将交流电抗器置入变频器的输入回路当中，依照电抗率的大小不但可消除一些低次谐波，而且还可平衡三相电流及对电流起抗冲击的作用。此方法虽价格较低，但其对谐波的限制有一定局限性，且若电抗过大还会严重损害电压降。
第三，安装滤波器。将滤波器安装于变频器的输入及输出设备两侧，从而将高次谐波滤出。在此可使用无法原滤波器，同时还可用新研发的有源电力滤波器。采取串联或是并联的方式将其置于主电路当中，以对谐波电流进行实时检测，并利用相关补偿装置提供一个电流大小相同，而方向相反的补偿电流，使电网电流当中只存在基波分量，从而减少干扰的影响。
第四，屏蔽干扰源。减少变频器干扰最为有效的方法就是屏蔽干扰源。通常情况下，矿用变频器本身具有隔爆外壳装置，其可有效抑制电磁干扰的泄漏，从而起到屏蔽作用。输出线可使用钢管以达到屏蔽干扰的效果。若是对外部信号进行控制的变频器，则要使用短信号线并采取双芯屏蔽方式以尽量减少共模干扰，同时要与电路和控制回路隔开，严禁置入同一线槽内。另外，还要屏蔽计算机的控制单元，信号的传递可使用光纤。除此之外，变频器系统周围的相关电子敏感设备的线路也要给予屏蔽。
第五，合理布线。布线合理可有效减少干扰信号的强度。此外，合理布线不但可效减少寄生耦合的产生，而且还可简化结构，同时其调试更方便，大大降低了企业的生产成本。因此在进行布线时，要充分考虑电路的要求，并结合线路的功率、信号及性质等进行集中布线。电源线及地线不但要选择粗线，而且还要与信号线保持较远距离。模拟地、数字地及电源地等线路的铺设要分开进行，使其呈辐射状，然后再将其汇集于一个公共接地点上。控制信号线和动力电缆的配线要分开，运行现场相关设备的电源线及信号线要与变频器的输入及输出线保持较远距离，以尽量减少共模干扰。
第六，正确接地。实践表明，正确接地可在很大程度上减少变频器对于其他设备所产生的干扰。因此在安装变频器时，要使用专门的接地线及接地端子，接地导线的截面积要高于2.5mm2，长度不大于20m，接地点与其他动力设备的接地点要分开，以尽量降低接地端子连点之间的电阻。
3.结语
煤矿井下环境具有高危险性，因此相关矿用设备必须保质保量，同时其也必须拥有更加安全、可靠的运行环境，矿用变频器也不例外。随着变频器不断应用电力电子技术的新理论及新技术，现矿用变频器的干扰问题已严重影响了煤矿井下工作的顺利进行，因此在设计及应用变频调整传动系统时不得不充分考虑变频器的干扰问题，这样才能真正有效提高变频器运行的可靠性，加强煤矿井下工作的安全性。
【参考文献】
[1]邵兴华.变频器干扰问题及其防治措施[J].科技风.2010，42（20）：198
[2]王帅.矿用变频器干扰问题及解决对策[J].中国新通信.2013，28（11）：39-40
[3]段继彩.浅谈变频器应用中的干扰问题及其对策[J].科技创新与应用.2013，35（28）：104
作者简介：屈有斌，男，1979年1月生 山西省大同市人， 2001年7月毕业于山西省矿业职业技术学院工业企业电气化专业，现为本科学历，中煤平朔煤业集团公司露天维修助理工程师，主要负责露天采矿重型卡车的电气维修保养工作。
【关键词】煤矿 变频器 干扰问题
引言
变频调整技术起源于20世纪70年代，变频器是一种在电力电子技术及PWM控制技术不断发展而研究出来的交流感应电机调速装置。因变频器具有调整范围宽、精度高、节能效果好、运行稳定可靠等优势而广泛应用于各行各业当中，使得企业的经济效益有了显著提高[1]。但同时，因变频器所带来的干扰严重时会导致企业的生产无法顺利进行，因此人们也不得不重视并深入研究变频器所产生的干扰问题。
1.矿用变频器产生干扰问题的原因及其传播途径
变频器主要是通过电力半导体器件的通断作用而实现将工频电源转换成另一频率的一种电能控制装置。现煤矿企业所使用的变频器多为交-直-交方式的变频器，即先利用整流器将工频交流电源变换为直流电源，然后再将直流电源变换为频率及电压均可得以控制的交流电源，再将此交流电源提供给电动机[2]。变频器的主电路包括以下部分：整流、直流环节和逆变。整流电路是变频器的输入部分，逆变电路则是变频器的输出部分，其都是非线性元件所构成，且具开关作用。在开、关的过程当中，变频器会出现高次谐波，这样就会使得输入电源、输出电压波形及电流波形出现畸变。电压及电流当中的高次谐波会利用不同的方式将自身的能量传播出去，从而对变频器或是其他电子设备产生干扰。
总体来说，变频器干扰的传播途径主要有以下三种：第一种，电磁辐射，即在变频器进行电流及电压的交-直-交的转换过程当中，由于逆变装置的作用，直流转换成交流后其输出波形为非完美正弦波，而包含很多高次谐波，从而以电磁辐射的形式对通信设备及无线电设备产生干扰。电磁辐射是高次谐波传播能量的主要方式。第二种，传导。电磁干扰不但可通过连接导线向外部发射，而且还可通过阻抗耦合的方式将干扰传播于其他电路当中，从而使得电动机受到电磁噪声干扰，导致电动机能耗增加，严重影响了电机的性能。这是变频器输入电流干扰传播的主要途径。第三种，感应耦合，即在干扰源频率过低无法通过电磁辐射进行传播时，其电磁干扰可与变频器的输入、输出导线或是相邻的导线进行感应耦合，而对邻近的导线或是导体产生干扰。感应耦合是煤矿井下工作当中对工控计算机或是自控装置产生干扰的主要方式之一。
2.矿用变频器干扰问题的解决措施
针对矿用变频器产生干扰问题的原因及其传播途径，解决其干扰问题的对策可概括为：隔离干扰源、切断传播途径、降低接收器的敏感性，具体可采取以下措施：
第一，加设隔离变压器。隔离就是指隔离电路上的干扰源及易受干扰部分，使其无法发生电联系。在变频系统当中使用隔离变压器通常是将其安装在电源及变频器之间，以防止传导干扰。隔离变压器可使用噪声隔离变压器、自耦变压器、多绕组变压器等[3]。隔离变压器所起的作用主要有隔离，即隔离外部环境对变频器所产生的干扰，同时也隔离变频器对外界环境所产生的干扰；防止电流跳变，即防止电网回流，以免对相关生产设备产生冲击。
第二，使用电抗器。在变频器的输入回路当中使用电抗器可有效抑制低次谐波电流。依照转入方式的不同可将电抗器分成交流电抗器和直流电抗器。将交流电抗器置入变频器的输入回路当中，依照电抗率的大小不但可消除一些低次谐波，而且还可平衡三相电流及对电流起抗冲击的作用。此方法虽价格较低，但其对谐波的限制有一定局限性，且若电抗过大还会严重损害电压降。
第三，安装滤波器。将滤波器安装于变频器的输入及输出设备两侧，从而将高次谐波滤出。在此可使用无法原滤波器，同时还可用新研发的有源电力滤波器。采取串联或是并联的方式将其置于主电路当中，以对谐波电流进行实时检测，并利用相关补偿装置提供一个电流大小相同，而方向相反的补偿电流，使电网电流当中只存在基波分量，从而减少干扰的影响。
第四，屏蔽干扰源。减少变频器干扰最为有效的方法就是屏蔽干扰源。通常情况下，矿用变频器本身具有隔爆外壳装置，其可有效抑制电磁干扰的泄漏，从而起到屏蔽作用。输出线可使用钢管以达到屏蔽干扰的效果。若是对外部信号进行控制的变频器，则要使用短信号线并采取双芯屏蔽方式以尽量减少共模干扰，同时要与电路和控制回路隔开，严禁置入同一线槽内。另外，还要屏蔽计算机的控制单元，信号的传递可使用光纤。除此之外，变频器系统周围的相关电子敏感设备的线路也要给予屏蔽。
第五，合理布线。布线合理可有效减少干扰信号的强度。此外，合理布线不但可效减少寄生耦合的产生，而且还可简化结构，同时其调试更方便，大大降低了企业的生产成本。因此在进行布线时，要充分考虑电路的要求，并结合线路的功率、信号及性质等进行集中布线。电源线及地线不但要选择粗线，而且还要与信号线保持较远距离。模拟地、数字地及电源地等线路的铺设要分开进行，使其呈辐射状，然后再将其汇集于一个公共接地点上。控制信号线和动力电缆的配线要分开，运行现场相关设备的电源线及信号线要与变频器的输入及输出线保持较远距离，以尽量减少共模干扰。
第六，正确接地。实践表明，正确接地可在很大程度上减少变频器对于其他设备所产生的干扰。因此在安装变频器时，要使用专门的接地线及接地端子，接地导线的截面积要高于2.5mm2，长度不大于20m，接地点与其他动力设备的接地点要分开，以尽量降低接地端子连点之间的电阻。
3.结语
煤矿井下环境具有高危险性，因此相关矿用设备必须保质保量，同时其也必须拥有更加安全、可靠的运行环境，矿用变频器也不例外。随着变频器不断应用电力电子技术的新理论及新技术，现矿用变频器的干扰问题已严重影响了煤矿井下工作的顺利进行，因此在设计及应用变频调整传动系统时不得不充分考虑变频器的干扰问题，这样才能真正有效提高变频器运行的可靠性，加强煤矿井下工作的安全性。
【参考文献】
[1]邵兴华.变频器干扰问题及其防治措施[J].科技风.2010，42（20）：198
[2]王帅.矿用变频器干扰问题及解决对策[J].中国新通信.2013，28（11）：39-40
[3]段继彩.浅谈变频器应用中的干扰问题及其对策[J].科技创新与应用.2013，35（28）：104
作者简介：屈有斌，男，1979年1月生 山西省大同市人， 2001年7月毕业于山西省矿业职业技术学院工业企业电气化专业，现为本科学历，中煤平朔煤业集团公司露天维修助理工程师，主要负责露天采矿重型卡车的电气维修保养工作。