变频器EMC探讨分析课件.ppt

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1、变频器EMC探讨探讨内容1EMC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1.1EMC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1.2EMC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

2、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

3、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2.3EMC意义上的共模和差模干扰电压和电

4、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LI

5、SN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＞2.5mm2c: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）

6、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（和整流电

7、容构成LC滤波）(4).输出电抗器：是补偿长线分布电容的影响,并能抑制输出谐波电流,提高输出高频阻抗,有效抑制di/dt,减低高频漏电流,起到保护变频器,减小设备噪声的作用(5).输出滤波器：提高系统功率因数，补偿长线分布电容，抑制谐波电流、浪涌电压及dV/dt、减低高频漏电流，降低电机温升和电机运行噪声（三相正弦滤波器或EMI滤波器：注意滤波器内接入电容器的一侧必须与电动机侧相接）(6).控制电