变频器的电涌保护分析

　　jc35导读：在选择电涌保护器时，必须考虑最大持续工作电压Uc。它指定了电涌保护器允许接入的最大工作电压。这就意味着在变频器的输出端的电压幅值不应高于电涌保护器响应的最高Uc值。
　　
　　变频器由整流器、中间直流环节、逆变器以及电子控制电路组成。
　　
　　在逆变器的输入端，单相或三相交流电压转换成脉冲式直流电压，并进入中间直流环节，该处也充当储能器件（缓冲器）。
　　
　　由于中间直流环节中含有电容和接地的LC网络滤波器，若在上游再连漏电流保护装置（RCD）可能会出现问题。而在电涌保护器的应用中，往往经常错误诊断这种问题的原因。
　　
　　这些问题实际上源于流过变频器感应的暂态故障电流。这个故障电流已经足以使敏感的漏电流保护装置（RCD）动作。解决办法之一是使用耐冲击电流的漏电保护装置，其动作电流为IΔn=30mA、泄放能力为3kA（8/20μs）。
　　
　　通过电子控制电路，逆变器可以提供时钟脉冲触发的输出电压。在脉冲宽度调制中，电子控制的时钟频率越高，输出电压的正弦型越好。在每次时钟触发中，都会产生一个叠加在基频曲线上的峰值电压。此峰值电压可高达1200V以上（具体取决于变频器）。输出模拟的正弦曲线越好，电机的性能和控制响应也越好。不过，这也意味着电压峰值会更频繁地出现在变频器的输出端。
　　
　　在选择电涌保护器时，必须考虑最大持续工作电压Uc。它指定了电涌保护器允许接入的最大工作电压。这就意味着在变频器的输出端的电压幅值不应高于电涌保护器响应的最高Uc值。避免电涌保护器在“正常”工作状态及由与此相关的峰值电压作用下，因持续发热而“人为地”加快老化。电涌保护器发热会缩短使用寿命，并可能因此与被保护设备脱离。
　　
　　变频器输出端的电压是可变的，它比输入端的标称电压稍高。例如，在持续工作状态下通常约为高 5%，以便补偿接线处的电压降。否则可以简单地说，变频器输入端的最大电压都等于变频器输出端的最大电压。
　　
　　变频器输出端高的时钟频率会产生磁场干扰，因此必须使用屏蔽电缆来防止其干扰邻近的系统。
　　
　　为了屏蔽电机的电源线，必须确保屏蔽层两端接地，即在变频器和电机处。其中要保证屏蔽体的大面积接触，这是源于电磁兼容（EMC）的要求。这种情况使用定力弹簧更具优势。通过相互交织的网状接地系统（即终端接地系统），连接了变频器和驱动电机的接地系统，减小了设备各部件之间的电势差，从而避免平衡电流通过屏蔽层。
　　
　　变频器集成到建筑物智能控制系统中，为了避免系统故障，所有处理器和通信接口都要配备电涌保护器，这是非常必要的。
　　　　如图所示：
　　
　　（1）变频器输入端：
　　
　　供电系统电涌保护器DEHNguardS系列产品DGS275
　　
　　（2）变频器输出端：
　　
　　供电系统电涌保护器DEHNguardS系列产品DGS600
　　
　　（3）4-20mA信号端:
　　
　　信息系统电涌保护器BLITZDUCTORXT系列BXTML4BE24 BXTBAS
　　
　　另，电涌保护器的选择必须根据接口类型专门配置。
　　
　　文章摘选《DEHN防雷指南》：http://www.dehn-china.com