變頻器專用濾波器，就是為了消除變頻器工作時，對電網及其它數字電子設備產生干擾的頻譜分量、增強變頻器的電磁兼容性而專門設計的濾波器。 變頻器專用濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構成，它允許有用信號的電流通過，對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減。
基本介紹
- 中文名：變頻器專用濾波器
- 外文名：Frequency converter filter
- 類型：濾波器
- 對象：變頻器專用
- 屬於：頻譜分量
原理,分類,特點,套用,選型,額定電壓,額定電流,插入損耗,阻抗搭配,工作環境,特別說明,安裝,
原理
變頻器專用濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構成，它允許有用信號的電流通過，對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減。由於干擾信號有差模和共模兩種，因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理有三種：
1、利用電容通高頻隔低頻的特性，將火線、零線高頻干擾電流導入地線（共模），或將火線高頻干擾電流導入零線（差模）；
2、利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源；
3、利用干擾抑制鐵氧體可將一定頻段的干擾信號吸收轉化為熱量的特性，針對某干擾信號的頻段選擇合適的干擾抑制鐵氧體磁環、磁珠直接套在需要濾波的電纜上即可。
分類
特點
1、變頻器輸入端專用濾波器的特點
1.1、寬範圍的衰減特性；
1.2、較小的泄露電流。
2、變頻器輸出端專用濾波器的特點
2.1、dv/dt抑制，過電壓限制；
2.2、降低變頻器電磁干擾；
2.3、減少變頻器及馬達線圈損耗。
套用
選型
變頻器專用濾波器選型時，要確定以下幾點：
額定電壓
額定電壓是變頻器專用濾波器用在指定電源頻率時的工作電壓，也是濾波器最高允許的電壓值。如用在50Hz單相電源的濾波器，額定電壓為250V；用在50Hz三相電源的濾波器，額定電壓為440V。若輸入濾波器的電壓過高，會使內部電容器損壞。
額定電流
額定電流（Ir）是在額定電壓和指定環境溫度條件下所允許的最大連續工作電流。
隨著環境溫度的升高，或由於電感導線的銅損，磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致工作溫度高於室溫，這時候就難以確保插入損耗的性能。因此，應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇EMI電源濾波器的額定電流。
插入損耗
3.1、 插入損耗定義
插入損耗是變頻器專用濾波器最重要的技術參數之一，設計人員和工程套用人員考慮的中心問題就是，在保證濾波器安全、環境、機械和可靠性能滿足有關標準要求的前提下，實現儘可能高的插入損耗。
變頻器專用濾波器的插入損耗是頻率的函式，用dB（分貝）表示。
3.2、共模損耗與差模損耗
變頻器專用濾波器的插入損耗包括共模（表示為CM）插入損耗和差模（表示為DM）插入損耗。
3.3、影響插入損耗的因素
影響變頻器專用濾波器插入損耗的因素包括阻抗搭配和安裝。實際套用中，變頻器專用濾波器輸入和輸出端的阻抗已不是測得的50Ω，所以它對干擾信號的衰減，不會等於產品標準或說明書中的給出的插入損耗。如果選用變頻器專用濾波器的網路結構和參數合理，加上安裝得當，則有可能實現優於標準中的規定的插入損耗。反之，如果網路搭配和參數的選擇不當，安裝又有問題，則有可能得不到好的套用效果，反而會得到相反的效果。
另外一個影響因素，就是濾波器的工作溫度和額定工作電流。變頻器專用濾波器的插入損耗測量方法中，都一致強調了要在載入額定電流條件下進行它的插入損耗的測量，這是因為濾波器中的電感L用了鐵氧體或其他磁性材料，大電流工作下，磁性飽和狀態引起性能變壞，兩者比較差別相當大。
阻抗搭配
4.1、阻抗搭配的原因
選擇變頻器專用濾波器時，首先應選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能。
首先選擇濾波電路的原因是與濾波器要在匹配條件下工作的傳統概念不同，所謂匹配意味濾波器需在保持輸入/輸出信號幅度不變（或某一固定比例）的前提下，將其中部分頻譜做預期的處理或變換，而變頻器專用濾波器不同，它是個以工頻為導通對象的低通濾波器，是在不匹配的條件下工作，因為在實際套用中無法實現匹配，如變頻器專用濾波器輸入端阻抗RI——電網源阻抗是隨著用電量的大小變化的，濾波器輸出端的阻抗Rl（負載阻抗）——電源阻抗是隨著電源負載的大小變化的，要想獲得理想的抑制效果，應遵循正確的阻抗搭配。
無論怎樣複雜的變頻器專用濾波器，都可以把它的共模和差模濾波網路抽象出來。
4.2、阻抗失配分析
一般在變頻器專用濾波器電路網路中，電感L看作高阻元件，電容C看作低阻元件。為了達到濾波更好的效果，按照濾波器的不匹配原則，如果實際負載為感性高阻，則選擇輸出負載為容性低阻的濾波器；如果實際負載為容性低阻，則選擇輸出負載為感性高阻的濾波器。同樣，對於濾波器的輸入阻抗和電網源阻抗，也應該按照阻抗失配原則來選擇濾波器。
對被控制的干擾信號，當變頻器專用濾波器兩端阻抗都處於失配狀態時，EMI信號會在它的輸入和輸出連線埠產生很強的反射。這樣一來，變頻器專用濾波器對EMI信號的衰減，等於變頻器專用濾波器的固有插入損耗加上反射損耗。在變頻器專用濾波器的實際使用中，可用阻抗失配來實現對EMI信號更加有效抑制。
這就是為什麼選用變頻器專用濾波器時，一定要仔細分析其連線埠阻抗的正確搭配，使產生儘可能大的反射，達到對EMI信號的有效控制的原因。
工作環境
影響工作電流和環境關係的主要原因之一就是變頻器專用濾波器中的軟磁材料。變頻器專用濾波器一般採用高磁導率軟磁材料錳鋅鐵氧體，初始磁導率μi=7000～10000，但其居里點溫度不高，優質的僅為130℃左右。磁導率越高，居里點溫度越低，過居里點後磁導率迅速下降，從而導致EMI電源濾波器中的電感值下降，嚴重影響濾波效果。
因此要根據工作溫度來正確選擇頻器專用濾波器的額定電流，或者改善濾波器的散熱條件（工作環境）來確保濾波器的安裝使用。
除特殊說明外，變頻器專用濾波器說明書給出的額定電流均為室溫+25℃（標稱溫度）的值，同樣給定的典型插入損耗或曲線也均指+25℃的值。
IEC氣候等級為25/085時，指定環境溫度為+40℃（標稱溫度）條件下，查取其他環境溫度所允許的工作電流曲線。
特別說明
變頻器專用濾波器對EMI信號的抑制能力不僅取決於濾波器在50Ω系統內測得的插入損耗，還取決於濾波網路與EMI信號源和負載的正確端接。所以，在選用濾波器時，要特別注意變頻器專用濾波器上標牌內容，看其是否準確標出濾波網路的參數和網路結構。顯然，那種既不提供網路參數，又沒有給出網路結構的變頻器專用濾波器，給正確端接和最佳化套用帶來了麻煩。
另外，有的變頻器專用濾波器標牌標明電源和負載端接，這可能是為了某特定電子設備所設定，沒有普遍意義，最多也只能是製造廠商的建議端接方法之一。
套用變頻器專用濾波器，要具體分析變頻器專用濾波器的網路結構和接入電路的等效阻抗，按照以上阻抗搭配原則進行端接才能正確達到預期目的。
安裝
1、不能存在電磁耦合路徑
以上兩種都是不正確的安裝方式，問題的本質在於，濾波器的輸入端電線和它的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來，存在於濾波器某一端的EMI信號會逃脫濾波器對它的抑制，不經過濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去。
變頻器專用濾波器的不正確安裝方式(一)
變頻器專用濾波器的不正確安裝方式(二)
變頻器專用濾波器的不正確安裝方式(一)變頻器專用濾波器的不正確安裝方式(二)另外，如上述兩種吧變頻器專用濾波器都是安裝在設備禁止的內部，設備內部電路及元件上的EMI 信號會因輻射在濾波器的（電源）端引線上生成EMI 信號而直接耦合到設備外面去，使設備禁止喪失對內部元件和電路產生的EMI 輻射的抑制。當然，如果濾波器（電源）上存在有EMI 信號，也會因輻射而耦合到設備內部的元件和電路上，從而破壞濾波器和禁止對EMI 信號的抑制作用。
2、不能將線纜困扎在一塊
一般來說，在電子設備或系統內安裝EMI 濾波器時要注意的是，在綑紮設備電纜時，千萬不能把濾波器（電源）端和（負載）端的電線綑紮在一起，因為這無疑加劇了濾波器輸入輸出端之間的電磁耦合，嚴重破壞了濾波器和設備禁止對EMI 信號的抑制能力。
3、避免使用長接地線
變頻器專用濾波器輸入、出端連線電源及電機的接線長度不宜超過30厘米。
因為過長的接地線意味著大大增加接地電感和電阻，它會嚴重破壞濾波器的共模抑制能力。較好方法是，用金屬螺釘與星形彈簧墊圈把濾波器的禁止牢牢地固定在設備電源入口處的機殼上。
4、 必須拉開距離
變頻器專用濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離，切忌並行，以免降低濾波器效能。
5、良好面接觸
變頻器專用濾波器金屬殼與機箱殼必須保證良好面接觸，並將接地線接好。
6、宜選用雙絞線
變頻器專用濾波器的輸入、輸出連線線以選用禁止雙絞線為佳，它可有效消除部分高頻干擾信號。
