今天江蘇東南防爆電梯廠家和大家聊聊變頻器輸入濾波器，聊一下電梯變頻器干擾問題，怎么解決。下面首先我們先了解了解變頻器是什么？變頻器輸入濾波器是一種濾波設備，主要用于抑制變頻器在整流過程中產生的高次諧波。

變頻器輸入濾波器，是變頻器專用濾波器的一種，其作用主要包括以下幾個方面：

抑制變頻器產生的高次諧波

變頻器在整流過程中，就相當于一個高速開關，因此，會產生大量的高次諧波，這些高次諧波，會隨著電源的流動，被帶入電網，進而導致了使用同一電網的敏感設備受到干擾；

防止變頻器被干擾

變頻器是個干擾源，也是個受擾源，或者是叫敏感設備。如果電網中的諧波頻率過高、諧波含量過大的情況下，變頻器就會發出過壓、過流、過載等誤報警；

提高系統功率因數

變頻器輸入濾波器，具有一定的補償功能，可以提高整個工控自動化系統的功率因數，具有一定的節能功效；

緩解三相不平衡

如果變頻器的輸入端三相不平衡，嚴重的情況下，就會導致變頻器無法正常工作，加上變頻器輸入濾波器之后，可以有效緩解這一問題。

變頻器輸入濾波器，主要是由濾波電感、濾波電容和電阻構成

變頻器輸入濾波器，是利用“阻抗失配”的原理進行工作的；

一般情況下，我們默認為電源端是低阻抗的，所以，我們變頻器輸入濾波器的輸入端是高阻抗的；而負載側，我們默認為其是高阻抗的，而我們的變頻器輸入濾波器的輸出端，則是低阻抗的；

正是利用這一原理，實現了對于變頻器產生的高次諧波的有效抑制作用。

濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進行頻譜分析。換句話說，凡是可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統都稱之為濾波器。濾波器，是對波進行過濾的器件?！安ā笔且粋€非常廣泛的物理概念，在電子技術領域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用，被轉換為電壓或電流的時間函數，稱之為各種物理量的時間波形，或者稱之為信號。因為自變量時間是連續取值的，所以稱之為連續時間信號，又習慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。

濾波是信號處理中的一個重要概念，在直流穩壓電源中濾波電路的作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數降低，波形變得比較平滑。

濾波器的主要參數：

中心頻率（Center Frequency）：濾波器通帶的頻率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶濾波器常以插損最小點為中心頻率計算通帶帶寬。

截止頻率（Cutoff Frequency）：指低通濾波器的通帶右邊頻點及高通濾波器的通帶左邊頻點。通常以1dB或3dB相對損耗點來標準定義。相對損耗的參考基準為：低通以DC處插損為基準，高通則以未出現寄生阻帶的足夠高通帶頻率處插損為基準。

通帶帶寬：指需要通過的頻譜寬度，BW=（f2-f1）。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準。

插入損耗（Insertion Loss）：由于濾波器的引入對電路中原有信號帶來的衰耗，以中心或截止頻率處損耗表征，如要求全帶內插損需強調。

紋波（Ripple）：指1dB或3dB帶寬（截止頻率）范圍內，插損隨頻率在損耗均值曲線基礎上波動的峰值。

帶內波動（Passband Ripple）：通帶內插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內的帶內波動是1dB。

帶內駐波比（VSWR）：衡量濾波器通帶內信號是否良好匹配傳輸的一項重要指標。理想匹配VSWR=1：1，失配時VSWR>1。對于一個實際的濾波器而言，滿足VSWR<1.5：1的帶寬一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例與濾波器階數和插損相關。

回波損耗（Return Loss）：端口信號輸入功率與反射功率之比的分貝（dB）數，也等于20Log10ρ，ρ為電壓反射系數。輸入功率被端口全部吸收時回波損耗為無窮大。

阻帶抑制度：衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標。該指標越高說明對帶外干擾信號抑制的越好。通常有兩種提法：一種為要求對某一給定帶外頻率fs抑制多少dB，計算方法為fs處衰減量；另一種為提出表征濾波器幅頻響應與理想矩形接近程度的指標——矩形系數（KxdB>1），KxdB=BWxdB/BW3dB，（X可為40dB、30dB、20dB等）。濾波器階數越多矩形度越高——即K越接近理想值1，制作難度當然也就越大。

延遲（Td）：指信號通過濾波器所需要的時間，數值上為傳輸相位函數對角頻率的導數，即Td=df/dv。

帶內相位線性度：該指標表征濾波器對通帶內傳輸信號引入的相位失真大小。按線性相位響應函數設計的濾波器具有良好的相位線性度。

按所處理的信號分為模擬濾波器和數字濾波器兩種。

按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通、帶阻和全通濾波器五種。

低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲；

高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量；

帶通濾波器：允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；

帶阻濾波器：它抑制一定頻段內的信號，允許該頻段以外的信號通過，又稱為陷波濾波器

全通濾波器：全通濾波器是指在全頻帶范圍內，信號的幅值不會改變，也就是全頻帶內幅值增益恒等于1。一般全通濾波器用于移相，也就是說，對輸入信號的相位進行改變，理想情況是相移與頻率成正比，相當于一個時間延時系統。

按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。

根據濾波器的安放位置不同，一般分為板上濾波器和面板濾波器。

板上濾波器安裝在線路板上，如PLB、JLB系列濾波器。這種濾波器的優點是經濟，缺點是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是：

1、濾波器的輸入與輸出之間沒有隔離，容易發生耦合；

2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果；

3、濾波器與機箱之間的一段連線會產生兩種不良作用：一個是機箱內部空間的電磁干擾會直接感應到這段線上，沿著電纜傳出機箱，借助電纜輻射，使濾波器失效；另一個是外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產生輻射，或直接與線路板上的電路發生耦合，造成敏感度問題；

濾波陣列板、濾波連接器等面板濾波器一般都直接安裝在屏蔽機箱的金屬面板上。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機箱端口上被濾除，因此濾波效果相當理想。

數字濾波器

定義

數字濾波器是與模擬濾波器相對應的，我們在常用的離散系統中， 使用數字濾波器。它的主要作用是利用離散時間系統的特性，在這里 時間就是一個變量，然后在對外部輸入的信號，進行處理，這里的輸 入信號一般都是廣義上的波形型號，信號可以是電壓、電流、功率等。 當然也有類似于頻率等這種。在實際的操作中，我們也可以把輸入的信號波形變成輸出，也就是將輸入和輸出倒置。從而實現我們將信號的頻譜修改的目的。

實現技術手段

數字濾波器有多種方式可以實現信號的處理，我們介紹在實際中使用最多的兩種，一種是我們集成電路的方式將集成電路的各種元 器件組成一個專用的設備，這種設備稱之為數字信號處理機，類似于arm架構或者單片機架構的數字處理機就是我們常用的一種，這種方式對于成套批量的需求商用價值比較高，因為造價成本比較低，受到了市場的歡迎；另一種就是使用我們平常使用的x86/x64的商用或者工控計算機進行模擬仿真，這個完全是使用應用軟件進行仿真的，這種方式也在實驗室或者大型的數字濾波項目中使用，這種方式成本較高，不適宜與大批量的生產與配套。但是在實驗室是最好的一種模擬方式，在高階模擬和運算中有非常

數字濾波器的對比

數字濾波器現在主要有兩種，一種是IIR，我們稱之為無限的沖激響應濾波器，另外一種是FIR，這種濾波器是與IIR相對應的，這個是有限的沖激響應濾波器。兩個系統都是有各自的特點的，FIR的濾波器是沒有閉環的反饋的環路信號，它的結構比較簡單，可以實現比較嚴格的線性方程的相位的計算，一般情況下相位的要求不嚴格一 般不會使用這個濾波器，相反的話，會采用這種濾波器。當然在很多的場景下面，我們要對信號進行一些實時的處理，當現場的信號數據越來越多的情況下，我們對硬件的性能要求就越來越高，市面上很多的單片機已經無法滿足我們實際的功能需求，一般的8位的16位的乃至32位的單片機以及ARM芯片已經不能在對算法進行支撐，由于專門為數字處理設計的DSP控制器的出現，提高了我們濾波器的效率，DSP很多情況下可以使用多組總線的方式，并行處理多組實時的數據，獨立的一些算法器充分的使用大大提高了我們濾波器的效率。對于硬件上的短板完全可以由DSP的芯片進行彌補，做到對數字信號的實時處理與計算。DSP與普通的微處理器相比有很大的數字信號的處理優勢，他是單片機以及ARM的繼承，為信號處理做了一些局部的開發和改進，大大的增強了數字處理的能力，它有特定的數據流程格式、有特定的算法器，有特殊的系統結構為解決復雜的數字信號的處理提供了很多優越的條件和基礎，通過對DSP的編程可以實現IIR濾波器。 FIR濾波器實際上有一定的缺陷，這類系統只有零點，它不會跟IIR系統的那樣容易獲取比較好衰減的特性，但是也有更加明顯的優勢。他是通過非硬件電路實現的，相比硬件電路實現濾波器主要優點有很多，例如，效率很高、有極點、有反饋等。

程控濾波系統

程控濾波系統是在傳統濾波器的不足中提出的，傳統濾波器在工作時產生誤差，會影響整個系統的精確度。低精度的濾波器在使用時會造成很多不良后果，而且傳統濾波器對波形要求越高就意味著需要跟多的運放，這是非常麻煩的。所以程控濾波器的數字化能夠減少生產過程中的不確定因素和人為參與的環節數，可以有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產品一致性等工程問題，極大地提高生產 效率和產品的可維護性。

無源濾波器

無源濾波器是利用電阻、電抗器和電容器元器件構成的濾波電路。諧振頻率時，電路阻抗值最小，非諧振頻率時，電路阻抗比很大，將電路元器件數值調整到某一特征諧波頻率，則能濾除該次諧波電流；當若干諧波頻率的調諧電路組成在一起，則能濾除對應的特征諧波頻率，通過低阻抗旁路實現對主要次數諧波（3、5、7）的過濾。主要原理就是針對不同次數諧波，設計該諧波頻率的阻抗為很小，實現諧波電流的分流效應，即為預濾除的高次諧波提供旁路通道，實現凈化波形。

目前變頻電梯已是市場主流配置，在現場，變頻器干擾現象比較多，比較突出的甚至導致電梯無法使用，而變頻器的工作原理注定其會產生強電磁干擾。

變頻器包括整流電路和逆變電路，輸入的交流電經過整流電路和平波回路，轉換成直流電壓，再通過逆變器把直流電壓變換成不同寬度的脈沖電壓（稱為脈寬調制電壓，PWM）。用這個PWM電壓驅動電機，就可以起到調整電機力矩和速度的目的。這種工作原理導致以下三種電磁干擾：

1、諧波干擾

整流電路會產生諧波電流，這種諧波電流在供電系統的阻抗上產生電壓降，導致電壓波型發生畸變，這種畸變的電壓對于許多電子設備形成干擾（因為大部分電子設備僅能工作在正弦波電壓條件下），常見的電壓畸變是        

根據電磁學的基本原理，形成電磁干擾必須具備三要素：電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統。為防止干擾，可采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和放兩方面入手來抑制干擾，其總體原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。以下內容是解決現場干擾的主要步驟：

1、采用軟件抗干擾措施

具體來講就是通過變頻器的人機界面下調變頻器的載波頻率，把該值調低到一個適當的范圍。如果這個方法不能奏效，那么只能采取下面的硬件抗干擾措施。

2、進行正確的接地　　

通過現場的具體調研我們可以看到，現場的接地情況是不甚理想的。而正確的接地既可以是系統有效地抑制外來干擾，又能降低設備本身對外界的干擾，是解決變頻器干擾最有效的措施。具體來講就是做到以下幾點：　

（1）變頻器的主回路端子PE（E、G）必須接地，該接地可以和該變頻器所帶的電機共地，但不能與其它的設備共地，必須單獨打接地樁，且該接地點應該盡量遠離弱電設備的接地點。同時，變頻器接地導線的截面積應不小于4mm2，長度應控制在20m以內。

（2）其它機電設備的地線中，保護接地和工作接地應分開單獨設接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地點?？刂菩盘柕钠帘蔚睾椭麟娐穼Ь€的屏蔽地也應分開單獨設接地極，并最后匯入配電柜的電氣接地點。

3、屏蔽干擾源

屏蔽干擾源是抑制干擾的很有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，可以不讓其電磁干擾泄露，但變頻器的輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號（從控制器上輸出4~20mA信號）控制變頻器時，要求該控制信號線盡可能短（一般為20m以內），且必須采用屏蔽雙絞線，并與主電路線（AC380）及控制線（AC220V）完全分離。此外，系統中的電子敏感設備線路也要求采用屏蔽雙絞線，特別是壓力信號。且系統中所有的信號線決不能和主電路線及控制線放于同一配管或線槽內。為使屏蔽有效，屏蔽層必須可靠接地。

4、合理的布線

具體方法有：

（1）設備的電源線和信號線應盡量遠離變頻器的輸入輸出線。

（2）其它設備的電源線和信號線應避免和變頻器的輸入輸出線平行。

5、干擾的隔離

所謂干擾的隔離，是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使他們不發生電的聯系。通常是在電源和控制器及變送器等放大器電路之間在電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾，電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。

6、在系統線路中設置濾波

設備濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾到電源和電動機。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側可設置輸出濾波器；為減少對電源干擾，可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備如控制器和變送器等，可在該設備的電源線上設置電源噪聲濾波器以免傳導干擾。濾波器根據使用位置的不同，可分為： 

（1）輸入濾波器

通常有兩種：

a、線路濾波器：主要由電感線圈構成，它通過增大線路在高頻下的阻抗來削弱頻率較高的諧波電流。

b、輻射濾波器：主要由高頻電容器構成，它將吸收頻率點很高的、具有輻射能量的諧波成分

（2）輸出濾波器也由電感線圈構成

它可以有效地削弱輸出電流中的高次諧波成分。不僅起到抗干擾的作用，還能消弱電動機中由高次諧波產生的諧波電流引起的附加轉矩。對于變頻器輸出端的抗干擾措施，必須注意一下方面：

a、變頻器的輸出端不允許接入電容器，以免在功率管導通（關斷）瞬間，產生峰值很大的充電（或放電）電流，損害功率管；

b、當輸出濾波器由LC電路構成時，濾波器內接入電容器的一側，必須與電動機側相接。

7、采用電抗器

在變頻器的輸入電流中頻率較低的諧波成分（5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等）所占的比重是很高的，它們除了可能干擾其它設備的正常運行之外，還因為它們消耗了大量的無功功率，使線路的功率因素大為下降。在輸入電路內串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。根據接線位置的不同，主要有以下兩種：

（ 電源與變頻器的輸入側之間。其主要功能有：

a、通過抑制諧波電流，將功率因素提高至（0.75-0.85）；

b、削弱輸入電路中的浪涌電流對變                                              

c、削弱電源電壓不平衡的影響

（2）直流電抗器

串聯在整流橋和濾波電容器之間。它的功能比較單一，就是削弱輸入電流中的高次諧波成分。但在提高功率因素方面比交流電抗器有效，可達0.95，并具有結構簡單、體積小等優點。

因此，變頻器的抗干擾措施主要包括在變頻器進線部分加裝交流電抗器和濾波器，進線和出線采用屏蔽電纜，所有電纜的屏蔽層與電抗器、濾波器、變頻器和電機的保護地共同接地，且該接地點與其他接地點分開，保持足夠的距離。同時，信號電纜和變頻器的動力電纜不要平行布置                                                        

此外，為防止變頻器干擾信號和控制回路，需要給控制器、儀表和工控機采用單獨的隔離電源進行供電 

無源濾波器按接線形式可分為電容濾波器、電廠濾波電路、L型RC濾波電路、π形RC濾波電路、多節π形RC 濾波電路、π形LC濾波電路。按功能可分為單調諧濾波器、雙調諧濾波器、高通濾波器。無源濾波器具有如下優勢：結構 形式簡單、投資費用低，能夠補償系統中的無功分量、改善電網功率因數；工作穩定性較高、維護簡單、技術成熟等，在有源濾波器出現以前被廣泛采用。無源濾波器的缺點也有很多方面：受電網參數的影響較大，系統阻抗值和主要次數諧振頻率往往隨著工況發生變化；諧波濾除的頻帶也較窄，只能濾除主要次數的諧波，或因發生并聯諧振，放大一些次數的諧波；濾波和無功補償及調壓之間的協調較困難 ；隨著流經濾波器的電流升高，可能造成設備過負荷運行；耗材多，重量和體積都較大；運行穩定性較差等缺點。因此，整體性能更優的有源濾波器得到越來越多的應用。

有源濾波器

有源濾波器主要作用不僅能動態追蹤并抑制諧波，而且可以補償電網中較低的無功分量。它能夠對幅值和頻率都波動的高次諧波分量進行補償，以及對變化的系統無功分量進行動態補償，克服了傳統型式諧波治理方案和無功補償的缺點，達到了動態跟蹤補償的效果。APF的基本原理是檢測當前系統的電壓和電流信號，通過指令電流運算電路的運算，產生補償電流信號，并將其指令由補償電流發生電路按諧波信號放大，從而得到補償電流，再與系統中的高次諧波分量及無功等電流抵消，實現系統波形的正弦化，濾除電網諧波，提高電能質量。有源濾波器和無源濾波器的區別，在于需要電源供電，且既補諧波又補無功。指令電流運算電路和補償電流發生電路是有源濾波器的兩個重要組成部分。指令電流運算電路的作用是檢測出系統所需補償的諧波分量和無功分量等。補償電流發生電路的作用是按照上述檢測到的諧波分量和無功分量，發出補償電流指令，產生能夠抵消的補償電流，它主要由三部分構成 ：電流跟蹤控制電路、驅動電路和主電路。

根據儲能元件的不同，有源濾波器可以分為電壓型有源濾波器和電流型有源濾波器。電壓型有源濾波器，因其損耗少、效率高，被廣泛使用。電流型有源濾波器，因損耗大、效率低，而較少采用。按照交直流電源可分為直流 APF 和交流 APF。按照電路拓樸結構分類，可分為串聯型 APF、并聯型 APF 和串并聯型，以及APF和PPF的混合型使用方式。與無源濾波器相比，有源濾波器有許多優點：響應速度快，可控性能非常強；具有自適應功能，能夠動態跟蹤和補償系統高次諧波；穩定性高，不受系統阻抗影響，避免諧振的發生；能夠抑制閃變；補償系統不足的無功分量等。機柜式系統采用模塊化結構，聯絡設計細密，可隨時根據現場實際需求擴容，可拓展性強，模塊化的配置方式和小巧的體積讓設計者有更多的選擇，并可最大程度節省用戶空間，可實現彈性的容量配置，支持后續現場容量擴展?，F場安裝和維修維護更是簡單拔插即可。 抽屜式結構，能夠滿足用戶單獨對模塊設計，選用優良的架構形式，具備DSP處理能力，運用大型可編程控制器操作，選用大功率電力電子組件，具有可外傳的通信端口，還可附于其他盤柜中獨立工作。

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