第9章 电磁兼容应用.ppt

9.3.5 电力系统谐波 影响电能质量的因素有谐波、谐间波、电压变化、电压暂降、短时中断、三相电压不平衡及电源频率偏移等，其中，谐波是影响电能质量的重要因素，受到人们的普遍关注。 各次谐波有效值的平方和的均方根值和其基波有效值的百分比称为正弦波的畸变率，简称畸变率，又称总谐波畸变率。对于低压供电网，电压的畸变率一般应限制在5%以下 电力系统中的谐波源主要有： ①同步发电机 非正弦分布的气隙磁场，产生非正弦电势 ②变压器 变压器铁心具有饱和特性，产生非正弦励磁电流，并通过漏抗压降使变压器电动势中出现谐波。 ③大功率电力电子设备 电力电子开关器件的非线性，在电网中产生谐波电压和谐波电流； ④其他各种非线性用电设备 如开关电压、变频器、计算机、节能灯、家用电器等，也都会产生各种电流谐波。 谐波会的危害： 对一次设备，增加设备（如发电机、变压器）的损耗，减少设备出力，温升增大，降低设备使用寿命；增加设备（如电力电容器）的绝缘介质损耗和局部放电，使绝缘老化，甚至击穿。 对二次设备，会影响其正常工作，如测量装置出现测量偏差、继电保护装置出现误动作等。 国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》，限制注入电力系统的谐波电流，控制电力系统中的谐波含量。 减小电力系统中的谐波，有两类方法： (1)对系统设备和用电装置本身进行改造，使其不产生谐波或者少产生谐波； (2)装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都适用，它包括传统的无源电力滤波器（PPF）和近年来迅速发展的有源电力滤波器（APF）。 (1)无源电力滤波器 利用电感、电容的串联谐振对某一频率或一定频率范围呈现较低的阻抗，将其与电网并联，可吸收电网中谐振频率的谐波电流。 单调谐滤波器 高通滤波器 (2)有源电力滤波器 由电力电子器件构成的一种动态抑制谐波、补偿无功的电力电子装置，能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行动态补偿。 系统由谐波和无功电流检测电路以及补偿电流发生电路两部分构成，其基本工作原理是，检测补偿对象的电流和电压，经谐波和无功电流检测电路计算得出要补偿的电流信号，将该信号进行功率放大，得到补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流相抵消，得到期望的电源电流。 第9章 电磁兼容应用 9.1 电子设备的电磁兼容 9.1.1 电子线路的设计 应当注意以下几个方面： 1．元器件的选择 考虑元器件结构型式和实际特性 电阻、电容、电感、变压器、集成电路…… 2．电路的设计 (1)电源 滤波、输入/输出分隔、减小公共阻抗 (2)控制单元 屏蔽、瞬态骚扰抑制 (3)模拟电路 控制频带外的响应、去耦、隔离 (4)数字电路 接地、远离强骚扰源、限制工作频率、延缓上升/下降时间 9.1.2 印制电路板上的电磁兼容 一定要熟悉电流流通路径，了解电磁骚扰源，识别无意天线结构，明白电磁干扰机理。 正确布置系统中的元器件及导线! 1．印制电路板的布局 印制电路板的布局一般原则： ①将数字电路与模拟电路分开； ②将高频、中频和低频电路分开； ③有对外信号传输的电路尽量靠近连接器一侧； ④连接器置于电路板的一侧。 2．印制电路板的布线原则 电路板的走线要短而粗，线条要均匀；为保持阻抗连续，应避免线的宽度发生突变，走线也应避免突然拐角。 电源线和地线走线尽量靠近，在电源线和地线之间加高频去耦电容，以减小电源阻抗；在集成电路等功率消耗器件的电源线和地线之间加去耦电容，且电容尽量靠近该器件。 避免长距离平行走线，适当增加平行走线的间距(3W准则)。 3．多层印制电路板 多层印制电路板采用整片铜箔作电源线和地线，使电源阻抗和地阻抗极小，公共阻抗耦合大大减小，并提供了屏蔽，大大减小其电磁辐射和提高其抗扰性，但结构复杂、成本高。 多层印制电路板的电源层和地线层，作为屏蔽层分隔信号层，模拟电路的低电平信号和高电平信号应分别布在地线层与电源层的两侧，与地线相邻的信号层主要布高速信号层或对干扰敏感的信号层，离地线层较远的布线层上布低速信号层，在布线时应避免随意换层。 在多层印制电路板的地平面上应避免有间隙，尤其是垂直于信号层走线的间隙。 地线层外缘要大于信号层20倍层高（20H准则）。 4．印制电路板上其他应注意的问题 将所有的输入/输出线缆都集中在电路板中设定的输入/输出区内，对输入/输出线缆进行共模滤波。 晶体振荡电路是整个电路板上频率最高的部分，应布置在印制电路板的中央，然后以最短的引线连至各需要部位。 散热器应接地。 将产生骚扰的电路单元与其他电路分开布置，并采取适当的屏蔽措施。 5．EMC设计中应考虑的问