变频器EMC探讨.ppt

变频器EMC探讨 探讨内容 1 EMC 问题 2 变频器 EMI 问题 3 变频器的EMC设计 4 总结和展望 1. EMC问题 1.1 EMC定义： 电磁兼容是指设备（系统、分系统）在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态。 ①EMI=CE（传导）+RE（辐射）+谐波（Harmonic） ②EMS=静电（ESD）+射频抗扰度（RS）+电快速瞬变脉冲群（EFT）+浪涌，雷击（Surge）+电压跌落（DIP）+传导抗干扰（CS）+工频磁场抗扰度（PMS） ③电磁环境：即系统或设备的工作环境 1.2 EMC的领域研究 1.电磁干扰特性及其传播途径的研究 2.电磁干扰抑制技术的研究 3.电磁兼容性设计的研究 4.电磁兼容性分析与预测方法的研究 5.电磁兼容性测试和实施方法的研究 6.电磁兼容规范和标准的研究 7.电磁兼容频谱利用的研究 8.电磁危害的研究 2 变频器EMI问题 2.1．变频器系统的EMI来源 (1). 外部对变频器的EMI：接入变频器的弱电控制信号易受到外来干扰的影响，从而影响变频器运行 (2). 变频器的内部EMI：a. 整流桥的非线性产生高次谐波; b.逆变桥采用 PWM 技术,其在开关模式下作高速切换（大的di/dt,dV/dt 变化）会产生电磁噪声 2.2．分析变频器EMI干扰产生的三要素 (1).干扰源： a. 大功率器件开关瞬态的du /dt和di /dt与电力电子设备的杂散参数相作用，通过近场和远场藕合形成传导和辐射干扰。 b. PWM信号自身含有大量的高次谐波 c. 控制电路输出的高频时钟脉冲波 (2). 耦合途径： a．电磁辐射：干扰源向外空间辐射电磁波，其辐射场强由干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗、以及干扰源的发射频率决定 b．传导：通过与其相连的导线向外部发射，也可能通过阻抗耦合（如配电变压器）或接地回路耦合将干扰带入其它电路 c. 感应耦合：介于辐射与传导之间，由导体间的电感、电容耦合的形式出现，与干扰源的频率以及相邻导体间的距离有关 (3). 敏感设备： 内部：A/D,D/A变换器，数字IC、弱信号放大器 外部：弱电设备 总结：只要消除电磁干扰三要素中的任何一个要素就可实现电磁兼容，其措施常为：滤波、接地和屏蔽 2.3 EMC意义上的共模和差模 干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别作为往返线路传输（差模）；另一种是两根导线做去路，地做返回路传输（共模）。 传导干扰以电压或电流的共模（不对称）和差模形式（对称）出现 差模电压（线间电压）：Ud=U1-U2 单线对中线电压差：Un=0.5Ud 对地电压：U1=Uc+Un,U2=Uc-Un 则共模电压：Uc=U1-Un=U2+Un =0.5(U1+U2) 同上，共模电流：Ic=0.5(i1+i2) 传导干扰的测量： 1.测量相线之间的电压可以获得差模电压 2.共模干扰的大小不仅仅由共模电压源决定，同时还取决于电网阻抗Zm和系统中各种寄生参数Zg的影响。 为了确保EMI测试的重复性和测试结果的可比较性，须在电网间插入LISN以形成标准的接口阻抗，当Zs足够大时，Zin就与Zm无关了 2.4．变频器EMI分析及抑制的措施 (1).接地 a: 不能将PE线接电器设备的外壳和零线上; b: PE与接地极的接地电阻＜10欧，长度＜20m, 地线截面积＞2.5mm2 c: 分单点接地、多点接地和混合接地：低频干扰严重时采用屏蔽点单点接地, 高频干扰严重时采用多点接地 e: 接地的目的是为了让外部注入的共模电流不流入产品中的电路(案例) （二） 屏蔽 a. 封闭的金属机壳：抑制变频器内部与外界相互辐射干扰；其孔缝的大小与电磁波的波长相近时会形成干扰辐射源，应尽量减少孔缝的尺寸（通风孔阵＜6mm），机壳上插件优选金属面板且与其接触良好（缝隙＜0.5mm） b. 专用屏蔽电缆或钢管屏蔽（出线），双芯编织屏蔽（信号线）:屏蔽层只在入口处与机箱外壳直接相连，不宜引入机箱内部 c. 主电路与控制回路分开铺设: 变频器输出动力线槽与控制线槽距离按规定应不少于50cm，且两线槽垂直走线 d. 屏蔽罩可靠接地（引导共模电流的流向） 屏蔽罩不接地案例 将共模干扰短路 （三） 滤波 (1).输入滤波器：抑制电网与整流单元间传导干扰和辐射干扰 a. 线路滤波器：增大高频阻抗，削弱谐波电流（L）； b. 辐射滤波器：高频电容吸收辐射干扰（C） (2).输入电抗器：阻止来自电网的干扰, 又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染 (3).直流电抗器：保持整流电流连续，减少电流脉动，改善功率因数（