摘要　　简要介绍了高压变频器电磁环境和高压变频器中常用的几种信号传递技术：数字信号，电流信号，光纤通讯，屏蔽，隔离，接地，双绞线。

　　０　引言

　　通常，我们把用来驱动１　ｋｖ以上交流电动机的中、大容量变频器称为高压变频器。但按国际惯例和我国国家标准，当按供电电压≥１０　ｋｖ　时称高压，＜１０　ｋｖ至１　ｋｖ时应称为中压［１］。考虑到电压＞６　ｋｖ时，我国变频器多采用交－直－交多电平式拓扑结构。本文所讨论的信号传递技术侧重于电压＞６　ｋｖ的高压变频器。

　　１　高压变频器的电磁环境

　　包括高压变频器在内的变频器主电路一般为交－直－　交拓扑结构，由外部电网输入的工频电源，由三相桥路不可控整流成直流电压信号，经过电容滤波及大功率晶闸管开关器件逆变为频率可变的交流信号。国内高压变频器的整流部分多采用移相变压器使电网的输入电流谐波在４％以下。在逆变器输出回路中，输出电压信号受ｐｗｍ载波信号调制的脉冲波形，对于ｇｔｒ大功率逆变器件，其ｐｗｍ的载波

　　频率为２￣３　ｋｈｚ；而ｉｇｂｔ　大功率逆变器件的ｐｗｍ最高载波频率可达１５　ｋｈｚ。虽然，高压变频器采用移相变压器、多重化等技术手段使变频器的输入输出波形达到了令人满意的程度，但是其功率在达到ｍｗ级以上，产生的电磁干扰与本身功率成正比，其电磁干扰仍然严重。笔者的同事用万用表测得变频器内部的共模干扰电压达到ａｃ　２００　ｖ，也就是说信号线所受的共模干扰电压在ａｃ　２００　ｖ以上。

　　２　高压变频器信号所受电磁干扰的传播途径

　　高压变频器能产生功率非常大的谐波，对自身与其它设备干扰性较强。其干扰传播途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导和感应耦合［２］，其具体表现为

　　１）对周围的电子、电气设备产生电磁辐射。高压变频器的逆变桥采用ｐｗｍ技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和可重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率频谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（ｄｕ／ｄｔ　可达１　ｋｖ／μｓ以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

　　２）强电磁干扰环境中的变频器电路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。当回路１对回路２造成磁场耦合干扰时，在回路２上形成的串联干扰电压ｕｎ为

　　ｕｎ＝ｊ棕ｂａｃｏｓ兹（１）

　　式中：棕为干扰信号的角频率；

　　ｂ　为干扰源回路１形成的磁场连接回路２处的磁通密度；

　　ａ　为回路２感受磁场感应的磁通的闭合面积；

　　兹为ｂ和ａ　两个矢量的夹角。

　　电磁耦合干扰主要由两类组成：一是恶劣电磁环境中的金属导线回路产生的非常高的共模电压；

　　二是所测量的电信号本身含有丰富的噪声。当变频器的信号传输线路和变频器的功率逆变器件的物理距离比较近时，逆变器件的高次谐波将通过感应的方式耦合到信号线路中去。

　　３　高压变频器的信号传递技术

　　据电磁学的基本原理，形成电磁干扰（ｅｍｉ）须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。电磁干扰源不在本文的讨论范围之内，本文

　　主要从切断电磁干扰途径和降低系统对电磁干扰的敏感性两个方面讨论高压变频器的信号传递技术。高压变频器主要从以下几个方面来保障信号传递技术。

　　３．１　选择抗干扰强的信号传递技术

　　在设计系统时选择抗干扰性强的信号传递技术，如优先考虑数字型或电流型信号。数字信号的抗干扰能力远远强于模拟信号。除测量用模拟信号外，在数字信号满足信号传输速度的前提下应优先考虑采用数字信号。恶劣的电磁环境对信号电缆的影响主要是产生共模电压干扰，电流型信号在传输通路中不会出现在同一回路中各点电流大小不一致的问题，有很强的抗感应式干扰的能力，推荐采用工业上常用的４￣２０　ｍａ信号。

　　３．２　传输介质选光纤

　　当传递数字信号或电平信号时，采用光纤作为传输介质传递信号。以光波的形式传递信号，可以从根本上杜绝信号在传输过程中受到干扰；信号在光纤中以光速传输，光纤传输信号速度快；采用光纤可以节省有色金属铜，也比电缆传输信号经济。

　　３．３　隔离

　　隔离是切除电磁辐射和传导干扰的有效方法，可以避免干扰信号传入下一级信号处理电路。隔离是指切断信号的电气传播途径，在信号传输的过程中利用光或磁来耦合输入信号。隔离可分为对模拟信号的隔离和对数字信号的隔离两种信号隔离方法。常用的模拟信号的隔离措施为隔离放大器和隔离变压器；常用的数字信号隔离方法采用光电耦合器，光电耦合器分普通型和高速型两种。图１为模拟信号隔离放大器ｉｓｏ１２４原理图，图２为双通道高速数字信号光电耦合器原理图。