变频器的电磁兼容与电磁干扰抑制
迈肯思科技
发布时间:2019-11-29
 

 1 引言
  随着变频器的小型化、多功能化和高性能化,尤其是控制手段的全数字化,变频器的灵活性和适应性在不断增强。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有,在现代工业中,变频器的使用越来越广泛。目前几乎所有变频器都采用pwm(pulse width modulation,pwm脉宽调制技术)控制技术。
  采用pwm变频驱动的电机系统通过功率变换器对电能进行变换和控制,电机系统的性能指标得到较大提高。但是由于变频器中的功率开关器件工作在开关状态,器件的高速开关动作使得电压和电流在短时间内发生跳变,这使得电压、电流均含有丰富的高次谐波,这些谐波的电磁噪声能量会通过电路连接或电磁波空间耦合形成电磁干扰(electromagnetic interference emi),对电机系统自身和周围环境产生较大的影响[1-4]。在产生的传导干扰中,噪声信号频率从几khz到数十mhz,干扰强度可能远远超出电磁兼容标准规定的极限值。
  于是对变频器等现代电子、电气系统的设计者就面临着一个“如何确保电子、电气系统在所处的电磁环境中既能达到设计目的,同时又不干扰周边其它电气系统正常工作”的新问题,即电子、电气系统的电磁兼容(electrom
agnetic compatibility,emc)问题。
  目前,国际社会对电磁兼容问题非常重视,相继成立多个组织来制定电磁兼容标准,如国际无线电特别委员会的cispr标准,iec系列标准,欧盟的en系列标准等。在国内,全国无线电干扰委员会、中国电源学会电磁兼容委员会、ieee北京分部电磁兼容分会等许多组织也在从事有关emc方面的工作。我国的国家emc标准也已经制定并开始实施,如国标(gb)、军标(gjb),所有这些都促进了我国电磁兼容的研究和发展。pwm变频电机驱动系统所产生的电磁干扰也越来越受到人们的重视。为了达到电磁兼容标准的要求,正确的设计、合理的运用抑制手段,使系统emi发射强度减小到emc标准限值以下,使电气设备和系统实现电磁兼容。
  2 pwm变频器的传导干扰机理
  所谓传导耦合是指电磁噪声的能量在电路中以电压或电流的形式

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,通过金属导线或其他元器件(如电容、电感和变压器等)耦合至被骚扰设备(电路)。传导耦合又可以分为直接传导耦合和公共阻抗传导耦合。直接传导耦合是指噪声直接通过导线、金属体、电阻、电容、电感和变压器等实际元器件耦合到被骚扰设备(电路)。公共阻抗传导耦合是指噪声通过印制板电路和机壳接地线、设备的公共安全接地线以及接地网络中的共地阻抗产生公共的地阻抗耦合;噪声通过交流供电电源及直流供电电源的公共电源阻抗时,产生公共电源阻抗耦合。

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