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Der Wechselrichter umfasst einen Gleichrichterkreis sowie einen Kreis zur Erzeugung von Pulsspannungsformen. Die eingegebene Wechselspannung wird durch den Wechselrichter sowie den Glättungskreis in Gleichstrom umgewandelt. Anschließend wird dieser Gleichstrom durch den Inverter in Pulsspannungen unterschiedlicher Breite umgewandelt – diese werden als Pulsweitenmodulationsspannungen bezeichnet (PWM). Durch die Ansteuerung des Motors mit dieser PWM-Spannung kann das Drehmoment und die Geschwindigkeit des Motors reguliert werden. Dieses Funktionsprinzip führt zu drei Arten von elektromagnetischen Störungen: 1. Harmonische Störungen – Der Gleichrichterkreis erzeugt harmonische Ströme. Diese harmonischen Ströme verursachen einen Spannungsabfall in der Impedanz des Stromversorgungssystems, wodurch die Form der Spannung verfälscht wird. Diese verfälschte Spannung stört viele elektronische Geräte – schließlich können die meisten dieser Geräte nur bei sinusförmiger Spannung funktionieren. Eine häufige Art der Spannungsverfälschung ist es, dass die Spitzen der Sinuswelle abgeflacht werden. Bei konstanter Harmoniestromstärke ist die Spannungsverzerrung bei schwachen Stromquellen noch stärker. Diese Störungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie Geräte, die an derselben Stromnetzanschlussstelle angeschlossen sind, beeinträchtigen – unabhängig von der Entfernung zwischen den Geräten und dem Wechselrichter. 2. Störungen durch Funkfrequenzstrahlung: Da die Lastspannung pulsierend ist, wird auch der Strom, den der Wechselrichter aus dem Stromnetz aufnimmt, pulsierend. In diesem pulsierenden Strom sind viele Hochfrequenzanteile enthalten, die zu Störungen durch Funkfrequenzen führen. Diese Störungen betreffen alle Geräte, die vom selben Stromnetz versorgt werden – unabhängig von der Entfernung zwischen den Geräten und dem Wechselrichter. 3. Störungen durch Funkwellen – Störungen durch Funkwellen entstehen durch die Eingangs- und Ausgangskabel des Wechselfrequenzumwandlers. Im oben beschriebenen Fall von Störungen durch Funkfrequenzstrahlung entsteht, wenn es auf dem Eingangskabel des Wechselfrequenzumwandlers Funkstörstrom gibt, aufgrund der Tatsache, dass das Kabel wie eine Antenne fungiert, unweigerlich eine Strahlung von elektromagnetischen Wellen – was wiederum zu Störungen führt. Die PWM-Spannung, die über den Ausgangskabel des Frequenzumwandlers übertragen wird, enthält ebenfalls viele Hochfrequenzanteile. Dadurch entstehen elektromagnetische Strahlungen, die zu Störungen führen können. Ein Merkmal der Strahlungsstörungen ist, dass diese sich verschlimmern, wenn andere elektronische Geräte in der Nähe des Wechselfrequenzumwandlers befinden. Nach den grundlegenden Prinzipien der Elektromagnetik sind drei Elemente erforderlich, damit elektromagnetische Störungen entstehen können: eine Quelle für die elektromagnetischen Störungen, ein Weg für deren Übertragung sowie ein System, das empfindlich auf solche Störungen reagiert. Um Störungen zu vermeiden, können hardwarebasierte und softwarebasierte Störschutzmaßnahmen eingesetzt werden. Dabei ist die widerstandsfähigkeit der Hardware gegen Störungen die grundlegendste und wichtigste Maßnahme zur Störungsunterdrückung. In der Regel werden Störungen durch Gegenmaßnahmen sowie durch die Reduzierung der Störquellen unterbunden. Das allgemeine Prinzip besteht darin, die Störquellen zu beseitigen, die Übertragung von Störungen in das System zu unterbinden sowie die Empfindlichkeit des Systems gegenüber Störsignalen zu verringern. Konkrete Maßnahmen im Ingenieurwesen können Isolierung, Filtern, Abschirmung und Erdung sein. Im Folgenden sind die wichtigsten Schritte zur Beseitigung von Störungen vor Ort aufgeführt: 1. Verwendung von Softwaremaßnahmen zur Störungsunterdrückung: Konkret bedeutet das, dass über die Benutzeroberfläche des Frequenzumwandlers die Trägerfrequenz des Umwandlers gesenkt wird, sodass sie in einen angemessenen Bereich fällt. Wenn diese Methode nicht funktioniert, bleiben nur die folgenden hardwarebasierten Maßnahmen gegen Störungen übrig. 2. Korrekte Erdung durchführen: Durch eine vor Ort durchgeführte Untersuchung lässt sich feststellen, dass die Erdungsbedingungen vor Ort nicht ideal sind. Eine korrekte Erdung ermöglicht es dem System, Störungen von außen effektiv zu unterdrücken, und verringert gleichzeitig die Störungen, die das Gerät selbst ausstrahlt. Sie ist somit die wirksamste Maßnahme zur Beseitigung von Störungen bei Wechselrichtern. Genauer gesagt bedeutet das, dass folgende Punkte eingehalten werden müssen: (1) Die Hauptanschlüsse E des Frequenzumwandlers müssen geerdet werden. Diese Erdung kann mit der Erdung des Motors erfolgen, der vom Frequenzumwandler angetrieben wird – doch sie darf nicht mit der Erdung anderer Geräte gemeinsam erfolgen. Es muss daher eine eigene Erdungseinrichtung vorhanden sein. Zudem sollte dieser Erdungspunkt möglichst weit entfernt von den Erdungspunkten der schwachstrombetriebenen Geräte liegen. Gleichzeitig muss die Querschnittsfläche des Erdungsleiters des Wechselrichters mindestens 4 mm2 betragen, und seine Länge sollte unter 20 m liegen. (2) Bei den Erdungen anderer elektromechanischer Geräte müssen die Schutzerdung und die Betriebserdung getrennt voneinander durch eigene Erdungselektroden realisiert werden. Anschließend sollen sie mit dem elektrischen Erdungspunkt im Verteilerkasten verbunden werden. Das Erdungssystem für die Steuersignale sowie das Erdungssystem für die Leitungen des Hauptstromkreises sollten ebenfalls getrennt voneinander mit eigenen Erdungsepisoden ausgestattet werden, um schließlich am elektrischen Anschlusspunkt des Verteilerkastens zusammenzuführen. 4. Störquellen abschirmen – Die Abschirmung von Störquellen ist eine sehr wirksame Methode, um Störungen zu reduzieren. In der Regel ist der Wechselrichter selbst durch eine eiserne Hülle abgeschirmt, wodurch elektromagnetische Störungen verhindert werden. Dennoch ist es ratsam, die Ausgangsleitungen des Wechselrichters mit Stahlrohren zu schirmen – außerdem sollten Magnetringe verwendet werden, die in 3–4 Schichten parallel um die Leitungen gewickelt werden. Dies hilft dabei, hohe Harmonischen zu unterdrücken. Insbesondere wenn der Wechselrichter über externe Signale gesteuert wird (z. B. Signale im Bereich von 4–20 mA vom Controller), muss die Länge dieser Steuersignalleitungen so kurz wie möglich sein – in der Regel unter 20 Metern. Zudem müssen diese Leitungen als geschirmte Verbindungsleitungen verwendet werden und müssen vollständig von den Hauptstromleitungen (AC380) sowie den Steuerleitungen (AC220V) getrennt sein. Außerdem erfordern die Leitungen der elektronisch empfindlichen Geräte im System ebenfalls abgeschirmte Verzweigleitungen, insbesondere für Drucksignale. Außerdem dürfen alle Signalleitungen im System auf keinen Fall zusammen mit den Hauptstromleitungen sowie den Steuerleitungen in derselben Rohrleitung oder Leitungskanal verlegt werden. Damit die Abschirmung wirksam ist, muss die Abschirmungsschicht zuverlässig geerdet sein. 5. Zu den geeigneten Methoden für eine ordnungsgemäße Verkabelung gehören: (1) Die Strom- und Signalleitungen der Geräte sollten möglichst weit von den Eingangs- und Ausgangsleitungen des Wechselfrequenzumwandlers entfernt sein. (2) Die Strom- und Signalleitungen anderer Geräte sollten nicht parallel zu den Eingangs- und Ausgangsleitungen des Wechselfrequenzumwandlers verlaufen ； Wenn die oben genannten Methoden nicht funktionieren, dann versuchen Sie die folgenden Methoden. 6. Trennung von Störungen Unter der Trennung von Störungen versteht man die Trennung der Störfquellen sowie der Teile des Schaltkreises, die anfällig für Störungen sind, voneinander – sodass keine elektrische Verbindung zwischen ihnen besteht. Üblicherweise wird zwischen der Stromversorgung, dem Controller sowie Verstärkerschaltungen wie Transformatoren ein Trenntransformator in den Stromleitungen verwendet, um Störungen zu vermeiden. Als Trenntransformator kann auch ein Rauschunterdrückungstransformator eingesetzt werden. 7. Einrichtung von Filtern in den Systemleitungen. Die Funktion der Filtergeräte besteht darin, Störsignale zu unterdrücken, die über die Stromleitungen vom Wechselrichter auf die Stromversorgung und den Motor übertragen werden. Um elektromagnetischen Störungen und Verlusten entgegenzuwirken, kann am Ausgang des Wechselrichters ein Ausgangsfilter eingebaut werden; um Störungen der Stromversorgung zu verringern, kann am Eingang des Wechselrichters ein Eingangsfilter eingebaut werden. Falls in der Leitung empfindliche Elektronikgeräte wie Steuerungen und Transmitter vorhanden sind, kann an den Stromleitungen dieser Geräte ein Stromrauschfilter eingebaut werden, um Störungen zu vermeiden. Je nach Einsatzort lassen sich Filter wie folgt einteilen: (1) Eingangsfilter gibt es im Allgemeinen in zwei Arten: a) Leitungsfilter: Diese bestehen hauptsächlich aus Induktivitätsspulen und verringern die Ströme der höheren Harmonischen, indem sie die Impedanz der Leitung bei hohen Frequenzen erhöhen. b、Strahlungsfilter: Bestehend hauptsächlich aus Hochfrequenzkondensatoren, die die harmonischen Komponenten mit sehr hoher Schwingungsfrequenz und Strahlungsenergie absorbieren. (2) Der Ausgangsfilter besteht ebenfalls aus Induktivitätsspulen. Es kann die hochfrequenten Harmonikkomponenten im Ausgangsstrom wirksam verringern. Es wirkt nicht nur störfest, sondern kann auch den zusätzlichen Drehmoment, der durch die von Hochfrequenzharmonischen im Elektromotor erzeugten Harmoniestroms verursacht wird, verringern. Was die Maßnahmen gegen Störungen am Ausgang des Wechselrichters angeht, muss man auf folgende Punkte achten: a) Am Ausgang des Wechselrichters dürfen keine Kondensatoren angeschlossen werden, damit im Moment, in dem die Inverterdioden leiten (oder abschalten), keine sehr hohen Lade- (oder Entlade-)Ströme entstehen, die die Inverterdioden beschädigen könnten. b) Wenn der Ausgangsfilter aus einem LC-Kreis besteht, muss die Seite des Filters, an der die Kondensatoren angeschlossen sind, mit der Seite des Motors verbunden sein. 8. Verwendung von Reaktoren: Im Eingangssignal des Wechselrichters machen die harmonischen Komponenten mit niedriger Frequenz (5. Harmonische, 7. Harmonische, 11. Harmonische, 13. Harmonische usw.) einen großen Anteil aus. Sie können nicht nur die ordnungsgemäße Funktion anderer Geräte stören, sondern verbrauchen außerdem eine große Menge an Blindleistung, wodurch der Leistungsfaktor der Leitungen erheblich sinkt. Das Einbinden von Reaktoren in die Eingangsschaltung ist eine wirksame Methode, um niedrigfrequente Harmoniestromstärken zu dämpfen. Je nach Anschlussposition gibt es hauptsächlich die folgenden beiden Arten: (1) Wechselstrom-Reaktor: Er wird in Reihe zwischen der Stromquelle und der Eingangsebene des Frequenzumwandlers geschaltet. Seine Hauptfunktionen sind: a) Durch die Dämpfung der Harmoniestromströme wird der Leistungsfaktor auf (0,75–0,85) erhöht; b) Es werden die Auswirkungen der Stoßströme im Eingangsschaltkreis auf den Wechselrichter verringert; c) Die Auswirkungen von Ungleichheiten in der Netzspannung werden gemindert. (2) Gleichstrominduktor: In Reihe zwischen der Gleichrichterbrücke und den Filterkondensatoren geschaltet. Seine Funktion ist relativ einfach: Er verringert die höheren Harmonikkomponenten im Eingangsspannungssignal. Aber im Hinblick auf die Verbesserung des Leistungsfaktors ist er effektiver als Wechselstrom-Reaktoren – der Leistungsfaktor kann bis zu 0,95 erreicht werden. Zudem weist er Vorteile wie eine einfache Konstruktion und geringe Abmessungen auf. Abbildung 1 zeigt eine typische Lösung zur Beseitigung von Störungen durch Frequenzumwandler. Wie in der Abbildung dargestellt, umfassen die Maßnahmen zum Schutz des Wechselrichters vor Störungen hauptsächlich den Einbau von Wechselstrominduktivitäten und Filtern an der Eingangsseite des Wechselrichters. Für die Eingangs- und Ausgangskabel werden abgeschirmte Kabel verwendet. Die Abschirmungsschichten aller Kabel werden mit dem Schutzleiter der Induktivitäten, Filter, des Wechselrichters sowie des Motors gemeinsam geerdet. Dabei muss dieser Erdpunkt ausreichend weit von anderen Erdpunkten entfernt sein. Gleichzeitig sollten die Signalkabel und die Leitungen des Frequenzumwandlers nicht parallel verlegt werden. Außerdem ist es notwendig, um Störungen durch den Wechselrichter in den Signalen und Steuerkreisen zu vermeiden, den Steuergeräten, Messgeräten sowie Industrie-PCs eine separate, isolierte Stromversorgung zur Verfügung zu stellen.