變頻器EMC探討

1、變頻器變頻器EMC探討探討 探討內(nèi)容1 EMC 問題2 變頻器 EMI 問題3 變頻器的EMC設(shè)計4 總結(jié)和展望1. EMC問題1.1 EMC定義：定義： 電磁兼容是指設(shè)備（系統(tǒng)、分系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。EMI=CE（傳導(dǎo)）+RE（輻射）+諧波（Harmonic）EMS=靜電（ESD）+射頻抗擾度（RS）+電快速瞬變脈沖群（EFT）+浪涌，雷擊（Surge）+電壓跌落（DIP）+傳導(dǎo)抗干擾（CS）+工頻磁場抗擾度（PMS）電磁環(huán)境：即系統(tǒng)或設(shè)備的工作環(huán)境1.2 EMC的領(lǐng)域研究的領(lǐng)域研究 1.電磁干擾特性及其傳播途徑的研究 2.電磁干擾抑制技術(shù)的研究 3.電磁兼容性

2、設(shè)計的研究 4.電磁兼容性分析與預(yù)測方法的研究 5.電磁兼容性測試和實施方法的研究 6.電磁兼容規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究 7.電磁兼容頻譜利用的研究 8.電磁危害的研究2 變頻器EMI問題 2.1變頻器系統(tǒng)的變頻器系統(tǒng)的EMI來源來源 (1). 外部對變頻器的EMI：接入變頻器的弱電控制信號易受到外來干擾的影響，從而影響變頻器運行 (2). 變頻器的內(nèi)部EMI：a. 整流橋的非線性產(chǎn)生高次諧波; b.逆變橋采用 PWM 技術(shù),其在開關(guān)模式下作高速切換（大的di/dt,dV/dt 變化）會產(chǎn)生電磁噪聲 2.2分析變頻器分析變頻器EMI干擾產(chǎn)生的三要素干擾產(chǎn)生的三要素 (1).干擾源： a. 大功率器件開

3、關(guān)瞬態(tài)的du /dt和di /dt與電力電子設(shè)備的雜散參數(shù)相作用，通過近場和遠(yuǎn)場藕合形成傳導(dǎo)和輻射干擾。 b. PWM信號自身含有大量的高次諧波 c. 控制電路輸出的高頻時鐘脈沖波 (2). 耦合途徑： a電磁輻射輻射：干擾源向外空間輻射電磁波，其輻射場強由干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗、以及干擾源的發(fā)射頻率決定 b傳導(dǎo)傳導(dǎo)：通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)射，也可能通過阻抗耦合（如配電變壓器）或接地回路耦合將干擾帶入其它電路 c. 感應(yīng)耦合：介于輻射與傳導(dǎo)之間，由導(dǎo)體間的電感、電容耦合的形式出現(xiàn)，與干擾源的頻率以及相鄰導(dǎo)體間的距離有關(guān) (3). 敏感設(shè)備： 內(nèi)部：A/D,D/A變換器，數(shù)字I

4、C、弱信號放大器 外部：弱電設(shè)備總結(jié)：只要消除電磁干擾三要素中的任何一個要素就可實現(xiàn)電磁兼容，其措施常為：濾波、接地和屏蔽2.3 EMC意義上的共模和差模意義上的共模和差模 干擾電壓和電流分為兩種：一種是兩根導(dǎo)線分別作為往返線路傳輸（差模）；另一種是兩根導(dǎo)線做去路，地做返回路傳輸（共模）。 傳導(dǎo)干擾以電壓或電流的共模（不對稱）和差模形式（對稱）出現(xiàn) 差模電壓（線間電壓）：Ud=U1-U2 單線對中線電壓差：Un=0.5Ud 對地電壓：U1=Uc+Un,U2=Uc-Un 則共模電壓：Uc=U1-Un=U2+Un =0.5(U1+U2) 同上，共模電流：Ic=0.5(i1+i2) 傳導(dǎo)干擾的測量：

5、1.測量相線之間的電壓可以獲得差模電壓2.共模干擾的大小不僅僅由共模電壓源決定，同時還取決于電網(wǎng)阻抗Zm和系統(tǒng)中各種寄生參數(shù)Zg的影響。為了確保EMI測試的重復(fù)性和測試結(jié)果的可比較性，須在電網(wǎng)間插入LISN以形成標(biāo)準(zhǔn)的接口阻抗，當(dāng)Zs足夠大時，Zin就與Zm無關(guān)了 2.4變頻器變頻器EMI分析及抑制的措施分析及抑制的措施 (1).接地 a: 不能將PE線接電器設(shè)備的外殼和零線上; b: PE與接地極的接地電阻10歐，長度20m, 地線截面積2.5mm2 c: 分單點接地、多點接地和混合接地：低頻干擾嚴(yán)重時采用屏蔽點單點接地, 高頻干擾嚴(yán)重時采用多點接地 e: 接地的目的是為了讓外部注入的共模電

6、流不流入產(chǎn)品中的電路(案例) （二） 屏蔽 a. 封閉的金屬機殼：抑制變頻器內(nèi)部與外界相互輻射干擾；其孔縫的大小與電磁波的波長相近時會形成干擾輻射源，應(yīng)盡量減少孔縫的尺寸（通風(fēng)孔陣6mm），機殼上插件優(yōu)選金屬面板且與其接觸良好（縫隙0.5mm） b. 專用屏蔽電纜或鋼管屏蔽（出線），雙芯編織屏蔽（信號線）:屏蔽層只在入口處與機箱外殼直接相連，不宜引入機箱內(nèi)部c. 主電路與控制回路分開鋪設(shè): 變頻器輸出動力線槽與控制線槽距離按規(guī)定應(yīng)不少于50cm，且兩線槽垂直走線 d. 屏蔽罩可靠接地（引導(dǎo)共模電流的流向） 屏蔽罩不接地案例 將共模干擾短路（三） 濾波(1).輸入濾波器：抑制電網(wǎng)與整流單元間傳導(dǎo)

7、干擾和輻射干擾a. 線路濾波器：增大高頻阻抗，削弱諧波電流（L）；b. 輻射濾波器：高頻電容吸收輻射干擾（C）(2).輸入電抗器：阻止來自電網(wǎng)的干擾, 又能減少整流單元產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染(3).直流電抗器：保持整流電流連續(xù)，減少電流脈動，改善功率因數(shù)（和整流電容構(gòu)成LC濾波）(4).輸出電抗器：是補償長線分布電容的影響,并能抑制輸出諧波電流, 提高輸出高頻阻抗, 有效抑制di/ dt, 減低高頻漏電流, 起到保護(hù)變頻器, 減小設(shè)備噪聲的作用(5).輸出濾波器：提高系統(tǒng)功率因數(shù)，補償長線分布電容，抑制諧波電流、浪涌電壓及dV/dt、減低高頻漏電流，降低電機溫升和電機運行噪聲（三相正弦濾波

8、器或EMI濾波器：注意濾波器內(nèi)接入電容器的一側(cè)必須與電動機側(cè)相接）(6).控制電路、信號與通信濾波：a.控制電路電源DC/DC隔離電源+電源噪聲濾波器b.模擬信號采用信號濾波器c. 對一些特殊場合，采用光纖，以提高抗擾度水平。事實上，LC所組成濾波網(wǎng)絡(luò)的一種極端表現(xiàn)就是諧振，則干擾將被放大，濾波電路的諧振點必須遠(yuǎn)離EMC測試頻點 其它(1).隔離的方法：a.電源隔離法（隔離變壓）b.信號隔離法（光電耦合）(2).減少回路阻抗：可加大電纜截面積減小回路阻抗，從而減小畸變壓降帶來的諧波危害(3).切斷傳輸線路：可采用將線性負(fù)載與非線性負(fù)載從同一電源接口點用分別的電路供電, 這樣可以使非線性負(fù)載產(chǎn)生的畸變電壓不會傳導(dǎo)到線性負(fù)載上去(4).在變頻器的輸入、輸出相線、信號線上套繞共模及差模磁環(huán)3 變頻器的EMC設(shè)計 1.變頻器的結(jié)構(gòu)構(gòu)架、屏蔽、接地與EMC 2.產(chǎn)品中的電纜、連接器、接口電路與EMC 3.通過濾波與抑制提高產(chǎn)品EMC性能 4.旁路、去耦與儲能 5.PCB設(shè)計與EMC 6.器件、軟件與頻率拉動技術(shù)4 總結(jié)與展望 總結(jié)： EMC設(shè)計規(guī)范猶如交通法規(guī)，不