현대 산업 자동화의 물결에서 변주 주파수 드라이브 (VFD) 는 모터 제어의 핵심 구성 요소로 등장했으며 전례 없는 속도로 다양한 분야에 빠르게 침투했습니다.정밀 로봇 팔 에서 효율적 인 생산 라인 까지에너지 절감 HVAC 시스템에서 지능형 엘리베이터 제어 장치에 이르기까지 VFD는 보편화되었습니다.잠재적 인 "침묵적 인 살인자"인 전자기 간섭 (EMI) 이 엔지니어 들 이 직면 해야 할 중대한 과제 로 나타나고 있다.

전기 소음이라고도 불리는 전자기 간섭은 전기 및 전자 장치에서 생성되는 원치 않는 신호를 의미합니다.이 신호들은 전자기 충전 (ESD) 과 같은 자연적인 전자기 현상으로부터 유래할 수 있습니다., 번개 타격, 태양 번개, 또는 고 에너지 구성 요소의 빠른 전환 또는 무선 통신 장치의 신호 전송과 같은 인위적 소스.

전기 장비가 밀집해 있는 산업 환경에서는 전자기 지형이 복잡하고 변동적입니다.VFD는 운영 중에 상당한 EMI를 발생, 인근 장비에 잠재적으로 간섭하고 운영 안정성을 손상시킵니다. 장비 신뢰성을 보장하기 위해 EMI를 효과적으로 억제하는 것은 엔지니어의 필수 작업이되었습니다.

현대 모터 제어 시스템에서는 변주 주파수 드라이브 (변수 주파수 드라이브, AC 드라이브 또는 인버터 드라이브라고도 부른다) 가 광범위하게 구현됩니다.VFD는 다양한 산업적 요구를 충족시키기 위해 전원 공급 주파수와 전압을 변경하여 모터 속도를 정확하게 제어합니다.그러나, VFD 동작 도중 생성되는 EMI는 중요한 위험을 초래합니다.

• 데이터 전송 오류:EMI는 데이터 전송을 손상시켜 제어 시스템의 정확성과 신뢰성을 손상시킬 수 있습니다. 산업 자동화 시스템은 센서, 컨트롤러 및 액추에터 사이의 광범위한 데이터 교환을 요구합니다.EMI로 인한 전송 오류는 작동 장애로 이어지는 시스템 판단 오류를 일으킬 수 있습니다..
• 모터 드라이브 손상:심각한 EMI는 모터 드라이브를 물리적으로 손상시켜 비용이 많이 드는 장비 정지 시간을 유발할 수 있습니다. VFD 내부 구성 요소는 EMI에 특히 민감하며 강한 간섭은 구성 요소 고장으로 이어질 수 있습니다.

VFD 출력에서의 급속한 전압 변화 (대 dv/dt) 는 복사 및 유도된 EMI의 본질적 원천을 나타냅니다.VFD 동작은 본질적으로 고주파 전자기 소음과 저주파 하모닉 전류 소음을 생성합니다.인버터 단계의 고속 스위칭은 입력 및 출력 케이블을 통해 상당한 전파 에너지를 방출합니다.이 전력 라인 노이즈 방사선은 주변 장비의 다양한 장애를 일으킬 수 있습니다.:

• 반짝이는 또는 고장난 디머와 발라스트
• 번개 공격 취약성 증가
• 흐름 측정 변동
• 컴퓨터 시스템 충돌 및 데이터 손실
• 예상치 못한 장비 활성화/폐기로 인한 잘못된 트리거
• PLC (프로그램 가능한 논리 제어기) 장애
• 온도 조절의 부정확성
• 모터 제어 정확성에 영향을 미치는 인코더 피드백 오류

효과적인 EMI 억제는 일반적으로 세 가지 요소를 포함하는 EMI 발생 메커니즘을 이해하는 것이 필요합니다. 소음 소스, 결합 경로 및 민감한 장비.

VFD 작동 중 높은 dv/dt 펄스 너비 변조 (PWM) 출력 전압은 주요 소음 원천으로 작용합니다.이 전압은 케이블과 모터 격리 방출 용량을 통해 땅으로 결합하는 동안 모터를 구동, 고주파 지류를 생성합니다.

EMI는 전도와 방사선으로 전파됩니다.

• 선도 결합:소음은 전력선과 신호 케이블과 같은 전도기를 통해 이동합니다.
• 방사성 결합:소음 은 우주 를 통해 전자기파 로 전파 된다

특히 EMI 에 취약 한 장치 는 센서, 컨트롤러 및 통신 장비 를 포함한다.

EMI 억제에 대한 근본적인 접근 방식은 소음 원소, 결합 경로 및 민감한 장비를 대상으로 한 조치를 통해 해결합니다.

고주파 인덕터와 콘덴세터로 구성된 이 회로는 150kHz에서 30MHz 범위의 소음을 완화합니다.

• 전기 선의 고주파 소음으로부터 VFD를 보호하십시오.
• 기생류를 전력선으로 돌려보내기 보다는 땅으로 돌리세요

EMI 필터는 EMC 표준 EN/IEC 61800-3을 준수하는 기계 CE 인증에 필수적입니다. 필터 유형에는 다음이 포함됩니다.

• 단相형과 3相형
• 일반 모드 및 디퍼셜 모드 필터
• 증강 억제를 위한 다단계 필터

적절하게 땅에 고정된 보호 케이블은 전자기파를 반사하거나 흡수함으로써 방사되는 EMI를 효과적으로 감소시킵니다. 보호형은 다음과 같습니다.

• 배열 된 방패 (최고의 방패 및 기계적 강성)
• 엽록소 보호기 (좋은 보호기이지만 기계적으로 약한)
• 이중 계층 보호 (최고 보호 성능)

효과적인 지상화는 장비 장막과 케이블 방패를 공통 지상 포인트에 연결함으로써 공통 모드 소음을 줄인다. 지상화 요구 사항은 다음을 포함한다.

• 낮은 저항 연결
• 짧고 두꺼운 지상선
• 안전하고 부식 저항성 연결

VFD 입출력 케이블과 민감한 장비 케이블을 분리하면 다음과 같은 방법으로 EMI 결합을 줄입니다.

• 공간 분할
• 물리적 장벽 (금속 유도/케이블 트레이)
• 보호된 케이블 격리

올바른 종료 기술은 적절한 방패와 장막 연결을 보장함으로써 EMI 방사선을 최소화합니다.

입력/출력 원자로는 EMI를 줄여서 하모닉 전류를 억제합니다. 선택 고려 사항은 다음과 같습니다.

• VFD 등급 전력 호환성
• 하모닉 억제 요구 사항

VFD 매개 변수를 조정하면 EMI 발생을 줄일 수 있습니다.

• 낮은 스위치 주파수는 고주파 하모닉을 감소시킵니다.
• PWM 모드 선택은 하모닉 특성을 최적화합니다.
• 가속/연속 시간 조정으로 전류 급류를 최소화

EMC 표준 (EN/IEC 61800-3, CISPR 11, FCC Part 15) 을 충족하는 장치의 우선 순위를 지정하면 내장된 EMI 완화를 보장합니다.

적절한 EMI 필터 선택은 효과적인 VFD 소음 억제에 중요합니다. 주요 매개 변수는 다음을 포함합니다.

• VFD 등급 전력 일치 필터 전류 용량
• 정밀한 풀로드 전류 평가
• 전압 호환성
• 설치 방법 (차시, 레일 또는 책형 장착)
• 터미널 유형 (촉촉성 연결 장치, 스톱, 원형 연결 장치)
• EMC 분류 (상업용과 주거용)

최적의 EMC 성능은 VFD, EMI 필터 및 모터의 올바른 설치가 필요합니다.

• 위치 입력 필터 VFD 주 전원 측 전류 전류
• 적절한 필터 가어딩을 보장합니다
• 필터와 VFD 사이의 연결 길이를 최소화하십시오.
• 필터에 전용 지상 전선을 사용
• 최적화 된 지상화 또는 일반 모드 질식기를 통해 필터를 통해 일반 모드 전류를 방지

EMI는 VFD 응용 프로그램에서 중요한 과제를 제시합니다. EMI 생성 메커니즘을 이해하고 적절한 억제 조치를 시행하고 EMI 필터를 올바르게 설치함으로써,산업은 효과적으로 간섭을 완화 할 수 있습니다., 안정적인 운영을 보장하고 생산성을 향상시키고 불필요한 재정 손실을 피합니다. 산업 자동화가 진행됨에 따라 EMI 억제 요구 사항은 계속 증가 할 것입니다.점점 더 복잡한 전자기 환경을 탐색하기 위해 진화하는 기술을 마스터하는 까다로운 엔지니어.

향후 발전은 다음을 포함할 수 있습니다.

• 더 효율적이고 소형적인 EMI 필터
• 인공지능 기반의 지능형 EMI 식별 및 제거
• 성능/중량 비율이 향상된 첨단 보호 재료
• 시스템 수준의 EMI 완화 전략

지속적인 혁신과 실제 적용을 통해 산업 부문은 자동화 발전을 보호하면서 EMI 과제를 효과적으로 관리 할 수 있습니다.