Les fournisseurs d'équipements pour convertisseurs de fréquence rappellent que, selon les principes fondamentaux de l'électromagnétisme, les interférences électromagnétiques (IEM) comportent trois éléments : une source d'interférence, un chemin de propagation et un système sensible aux IEM. Pour prévenir les interférences, on peut recourir à des solutions matérielles et logicielles. Parmi celles-ci, les solutions matérielles constituent la mesure la plus élémentaire et la plus importante pour les systèmes d'application. Généralement, la suppression des interférences s'effectue selon deux axes : l'élimination et la prévention. Le principe général consiste à supprimer et à éliminer les sources d'interférences, à couper les voies de propagation des interférences vers le système et à réduire la sensibilité de ce dernier aux signaux d'interférence. Concrètement, les mesures peuvent inclure l'isolation, le filtrage, le blindage, la mise à la terre, etc.
1. L'isolation contre les interférences consiste à isoler la source d'interférences des parties sensibles du circuit, afin d'éviter tout contact électrique. Dans les systèmes de transmission à fréquence variable, des transformateurs d'isolement sont généralement utilisés sur les lignes d'alimentation entre l'alimentation et les circuits d'amplification pour prévenir les interférences conduites. Des transformateurs d'isolement de bruit peuvent être utilisés comme transformateurs d'isolement de puissance.
2. L'objectif de la mise en place de filtres dans le circuit du système est de supprimer les signaux parasites transmis par le convertisseur de fréquence à l'alimentation du moteur via la ligne électrique. Pour réduire le bruit électromagnétique et les pertes, un filtre de sortie peut être installé côté sortie du convertisseur de fréquence. Pour réduire les interférences électriques, un filtre d'entrée peut être installé côté entrée du convertisseur de fréquence. Si le circuit comporte des appareils électroniques sensibles, un filtre antiparasite peut être installé sur la ligne électrique afin de prévenir les interférences conduites. Dans les circuits d'entrée et de sortie d'un convertisseur de fréquence, outre les composantes harmoniques inférieures mentionnées précédemment, de nombreux courants harmoniques de haute fréquence propagent leur énergie de diverses manières, générant ainsi des signaux parasites pour d'autres appareils. Les filtres constituent le principal moyen d'atténuer les composantes harmoniques de haute fréquence. Selon leur utilisation, on distingue différents types de filtres :
(1) Il existe généralement deux types de filtres d'entrée :
a) Les filtres de ligne sont principalement composés de bobines inductives. Ils atténuent les courants harmoniques de haute fréquence en augmentant l'impédance du circuit aux hautes fréquences.
b) Les filtres de rayonnement sont principalement composés de condensateurs haute fréquence. Ils absorbent les composantes harmoniques haute fréquence de l'énergie rayonnée.
(2) Le filtre de sortie est également composé de bobines inductives. Il permet d'atténuer efficacement les composantes harmoniques d'ordre élevé du courant de sortie. Outre son effet anti-parasitage, il réduit également le couple additionnel induit par les courants harmoniques d'ordre élevé dans le moteur. Concernant les mesures anti-parasitage à la sortie du convertisseur de fréquence, les points suivants doivent être pris en compte :
a、 Il est interdit de connecter la borne de sortie du convertisseur de fréquence à un condensateur, afin d'éviter de générer un courant de charge (ou de décharge) de pointe important au moment où le tube onduleur est allumé (éteint), ce qui pourrait endommager le tube onduleur ;
b) Lorsque le filtre de sortie est composé d'un circuit LC, le côté du filtre connecté au condensateur doit être connecté au côté moteur.
3. Le blindage des sources d'interférences est la méthode la plus efficace pour les supprimer. Généralement, le convertisseur de fréquence lui-même est blindé par une enveloppe en fer afin d'empêcher les fuites d'interférences électromagnétiques. Il est préférable de blinder la ligne de sortie avec des tubes en acier, notamment lors de la commande du convertisseur de fréquence par des signaux externes. La ligne de signal doit être aussi courte que possible (généralement moins de 20 m), blindée par une double armature et complètement séparée de la ligne d'alimentation principale (380 V CA) et de la ligne de commande (220 V CA). Elle ne doit pas être placée dans la même canalisation ou le même chemin de câbles, et les lignes des équipements électroniques sensibles environnants doivent également être blindées. Pour garantir un blindage efficace, l'enveloppe de blindage doit être correctement mise à la terre.
4. Une mise à la terre correcte permet de supprimer efficacement les interférences externes au sein du système et de réduire les perturbations causées par l'équipement lui-même. Dans les systèmes d'application, un raccordement désordonné du neutre (ligne neutre), de la terre (mise à la terre de protection, mise à la terre du système) et de la terre de blindage du système de commande (terre de blindage des signaux de commande et terre de blindage des câbles du circuit principal) réduit considérablement la stabilité et la fiabilité du système.
Pour les convertisseurs de fréquence, une mise à la terre correcte des bornes PE (E, G) du circuit principal est essentielle pour améliorer la suppression du bruit et réduire les interférences. Elle doit donc être prise en compte dans les applications pratiques. La section du fil de terre du convertisseur de fréquence ne doit généralement pas être inférieure à 2,5 mm², et sa longueur ne doit pas dépasser 20 m. Il est recommandé que la mise à la terre du convertisseur de fréquence soit séparée des points de mise à la terre des autres équipements électriques et ne soit pas partagée.
5. Utilisation des réacteurs
La proportion de composantes harmoniques de basse fréquence (harmoniques 5, 7, 11, 13, etc.) dans le courant d'entrée du convertisseur de fréquence est très élevée. Outre le risque de perturbation du fonctionnement normal d'autres équipements, elles consomment également une quantité importante de puissance réactive, réduisant considérablement le facteur de puissance de la ligne. L'insertion d'une réactance en série dans le circuit d'entrée constitue une méthode efficace pour supprimer les courants harmoniques de basse fréquence. Selon le positionnement des câbles, on distingue principalement deux types de réactances :
(1) Le réacteur est connecté en série entre l'alimentation électrique et l'entrée du convertisseur de fréquence. Ses principales fonctions sont les suivantes :
a、 En supprimant les courants harmoniques, le facteur de puissance est augmenté à (0,75-0,85) ;
b) Atténuer l'impact du courant de surtension dans le circuit d'entrée sur le convertisseur de fréquence ;
c) Atténuer l'impact du déséquilibre de la tension d'alimentation.
(2) La bobine d'inductance CC est connectée en série entre le pont redresseur et le condensateur de filtrage. Sa fonction est relativement simple : atténuer les harmoniques d'ordre élevé du courant d'entrée. Elle est cependant plus efficace que les bobines d'inductance CA pour améliorer le facteur de puissance, atteignant 0,95, et présente l'avantage d'une structure simple et d'un encombrement réduit.
6. Câblage raisonnable
Les signaux parasites propagés par induction peuvent être atténués par un câblage approprié. Les méthodes spécifiques comprennent :
(1) Les lignes d'alimentation et de signal de l'équipement doivent être tenues à l'écart des lignes d'entrée et de sortie du convertisseur de fréquence ;
(2) Les lignes d'alimentation et de signal des autres appareils doivent éviter d'être parallèles aux lignes d'entrée et de sortie du convertisseur de fréquence ;