变频器中电路的EMC方案设计
emc方案
EMC方案引言EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）是指电子设备在同一电磁环境下能够正常工作，而不对其它设备和所在环境产生不可接受的电磁干扰。
为了满足EMC要求，需要采取一系列措施来减少电磁辐射和提高设备的抗干扰能力。
本文将介绍一种常见的EMC方案，包括电磁辐射和抗干扰两个方面。
电磁辐射方案PCB设计PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）是电子设备中最主要的电路载体，其布线结构和引线布局往往对电磁辐射产生重要影响。
以下是几个减少电磁辐射的PCB设计技巧：1.地线设计：确保地线足够宽，尽可能覆盖整个PCB，以降低回流电流产生的辐射。
2.电源线设计：在设计中避免使用长而细的电源线，尽量使用短而粗的电源线以减少辐射。
3.信号线走线：要避免信号线和高频信号线共走，避免平行布线，以减少信号线间的耦合和辐射。
屏蔽设计屏蔽设计是一种通过屏蔽结构来隔离电子器件，降低电磁辐射的方法。
以下是几种常见的屏蔽设计方法：1.金属盖层：在PCB上的敏感电路区域加装金属盖层，具有良好的屏蔽效果。
2.金属屏蔽罩：在敏感器件或模块外部设置金属屏蔽罩，可以有效阻挡电磁波的辐射。
3.金属屏蔽网：对于一些需要通风的设备，可以使用金属屏蔽网来保护敏感电路，减少电磁辐射。
抗干扰方案滤波器设计滤波器是一种用于抑制电磁干扰的电路元件。
常见的滤波器包括：1.EMI滤波器：用于抑制电磁干扰，减少电磁辐射和接收外界电磁波的干扰。
2.防雷击滤波器：用于抑制雷击等大电流冲击对设备的干扰。
接地设计良好的接地设计是抗干扰的重要环节。
以下是一些接地设计技巧：1.单点接地：所有电路板和设备都应该通过一个单点接地线连接到地线，确保接地的稳定性。
2.划分地域：将设备分成不同的地域，每个地域内的设备共享一个接地点，减少地线回流电流的干扰。
等效电路分析通过建立等效电路模型，可以分析电磁干扰的传输路径和影响因素。
emc设计方案
emc设计方案EMC（Electromagnetic Compatibility），即电磁兼容性，是指电子设备在同一环境中能够正常工作，而不会对周围其他设备产生干扰或被其他设备干扰的能力。
EMC设计方案是为了确保电子产品在电磁环境中的性能和稳定性而进行的设计。
首先，EMC设计方案需要充分了解产品的工作环境以及与其它设备的电磁相互作用。
通过对电磁场的测试和分析，可以确定产品所处的电磁环境特点，找出可能存在的问题和风险。
基于这些信息，可以制定合理的EMC设计方案。
其次，EMC设计方案需要采取适当的电磁屏蔽措施。
在设计产品时，应考虑到电子元件的布局、线路的走向以及适当的接地和屏蔽措施。
例如，可以通过合理设计线路布局，减小电磁辐射的可能性；采用屏蔽材料和屏蔽技术，减少电磁泄露和外部电磁干扰；增加滤波器和抑制器，阻止干扰信号的入侵。
同时，EMC设计方案还需要进行严格的电磁兼容性测试。
通过对产品进行各种电磁兼容性测试，可以评估产品的电磁兼容性，发现潜在的问题和故障，并及时采取改进措施。
常见的测试项目包括辐射测试、传导测试、抗扰度测试等。
只有通过了这些测试，产品才能够获得相应的认证和合格证书。
最后，EMC设计方案还需要考虑到产品的可维护性和可升级性。
在设计产品时，应考虑到后期维护和升级时可能对EMC 性能带来的影响。
例如，在设计产品外壳时，应预留适当的空间和接口，方便后期更换或升级EMC相关部件，提高产品的可维护性和可升级性。
综上所述，EMC设计方案是确保产品在电磁环境中正常工作的关键。
通过充分了解产品工作环境、采取电磁屏蔽措施、进行严格的测试以及考虑产品的可维护性和可升级性，可以有效保证产品的电磁兼容性，提高产品的稳定性和可靠性，减少产品在电磁环境中产生的干扰和受到的干扰。
这样不仅有助于提升产品竞争力，还有助于维护整个电子设备的正常运行和电磁环境的安全。
变频器的EMC设计
上海匹易电子科技有限公司EMC Considerations during Developmentof Inverters上海匹易电子科技有限公司•EMC Standards•Main EMI Sources in Power Electronics Circuits •Considerations of Choosing Right Components •Importance of Proper Grounding and Shielding •Computer Aided Design •Useful Technical Books上海匹易电子科技有限公司Previous no.Present no.Explanations and RemarksEN 50081-1EN 50081-1Generic emission standard –Residential, commercial and light industryEN 50081-2EN 50081-2Generic emission standard –Industrial environmentEN 50082-1IEC/EN 61000-6-1Generic immunity standard -Residential, commercial and light industryEN 50082-2IEC/EN 61000-6-2Generic immunity standard –Industrial environment -CISPR/IEC 61000-6-3Generic standards –Emission standard for residential, commercial and light industrial environments -IEC 61000-6-4Generic standards –Emission standard for industrial environmentsEMC Standards -Generic上海匹易电子科技有限公司Previous no.Present no.Explanations and remarksIEC 801-2IEC/EN 61000-4-2Electrostatic discharge immunity testIEC 801-3ENV 50140IEC/EN 61000-4-3Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test ENV 50204IEC/EN 61000-4-3Radiated electromagnetic field from digital radio telephones –Immunity testIEC 801-4 (1988)IEC/EN 61000-4-4Electrical fast transient/burst immunity test IEC 801-5 (draft) ENV 50142IEC/EN 61000-4-5Surge immunity testIEC 801-6 (draft)ENV 50141IEC/EN 61000-4-6Immunity to conducted disturbances, induced by radio-frequency fieldsIEC/EN 61000-4-8IEC/EN 61000-4-8Power frequency magnetic field immunity test IEC/EN 61000-4-9IEC/EN 61000-4-9Pulse magnetic field immunity testIEC/EN 61000-4-10IEC/EN 61000-4-10Damped oscillatory magnetic field immunity testIEC/EN 61000-4-11IEC/EN 61000-4-11Voltage dips, short interruptions and voltage variations immunity tests IEC/EN 61000-4-12IEC/EN 61000-4-12Oscillatory waves immunity test-CISPR 24Information technology equipment –Immunity characteristics –Limits and methods of measurementEMC Standards -Immunity Tests上海匹易电子科技有限公司Previous no.Present no.Explanations and remarksIEC 555-2EN 60555-2IEC/EN 61000-3-2Limits for harmonic current emissions(equipment input current ≤16 A per phase)IEC 555-3EN 60555-3IEC/EN 61000-3-3Limitation of voltage fluctuations and flicker in low-voltage supply systems for equipment with rated current ≤16ACISPR 11/EN 55011CISPR 11/EN 55011Industrial, scientific and medical (ISM) radio-frequency equipment –Electromagnetic disturbance characteristics –Limits and methods of measurementCISPR 14/EN 55014CISPR 14/EN 55014Limits and methods of measurement of radio disturbancecharacteristics of electrical motor-operated and thermal appliances for household and similar purposes, electric tools and similar electrical apparatusCISPR 22/EN 55022CISPR 22/EN 55022Limits and methods of measurement of radio disturbance characteristics of information technology (IT) equipmentEMC Standards -Emission Measurements上海匹易电子科Main EMI Sources in Power Electronics Circuits技有限公司上海匹易电子科技有限公司Main EMI Sources in Power Electronics Circuits•IGBTs; MOSFETs; SCRs;•DiodesPath of differential mode current/path of common mode current上海匹易电子科技有限公司Flow of noise current Is上海匹易电子科技有限公司Use shield cable to increase noise immunity上海匹易电子Importance of Proper Grounding and Shielding科技Array有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司Use a big area for the connection上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司Connecting the motor cable shield where the cables上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司Never put input and output togetherInput on top of the inverterOutput on bottom of the inverterDon’t use painted housings –bad connection Connect the isolation of transformers to ground Heat sink must be connected to the input terminals directly (PE)上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司Use snubber capacitors to avoid voltage drop in the DC-Bus voltage. Voltage drop will generate a very high dv/dt Use only freewheeling diodes with a soft recovery behavior like Semikron CAL -technology Multi layer technology is avoiding stray inductance上海匹易电子科技有限公司IGBTs generates a very high dv/dtLong motor cablez Isolation problems of the motor wirez Over voltage on the motor terminal through reflections z Installation of special motor filterCapacitors generate leakage currentz Sensitive short circuit monitoring z Higher switching losses z Installation of output reactorGround connectionz Bad ground connection generates higher noise level byfrequencies up to 2 MHz上海匹易电子科技有限公司In high frequency range –Noise is higher上海匹易电子科技有限公司In high frequency range –Noise is lower上海匹易电子Computer Aided Design科技Array有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司Did you connect all heatsinks with ground (PE)?use a big surface for the connection (HF-current) star connectionNo painted surface -cleanDid you install cores in the flatcables between controller-board and power stageDid you design a filter board between power stage and controller board?Did you use snubber capacitors on the +/-terminals? Did you use shielded cable between motor and inverter?connect the shield on the heatsink and on the housing of the motoravoid arcingcheck all screwscheck the surface of the DC-bus-barsUse input filter for the controller board (you don‘t know what the customer is connecting)上海匹易电子科技有限公司How to design the output filter?Some ideas上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子Useful Technical Books科技Array有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司上海匹易电子科技有限公司。
emc电路设计要点总结
emc电路设计要点总结
EMC（电磁兼容）电路设计是确保电子设备在电磁环境中能够正常工作并且不会对周围的设备和系统造成干扰的重要部分。
以下是EMC电路设计的要点总结：
1. 地线设计，良好的地线设计是EMC电路设计的关键。
地线应该被视为电路中的一个重要元素，而不仅仅是一个连接点。
合理的地线布局可以减少回流路径的电流，减小回流路径的环路面积，从而减小电磁辐射。
2. 电源线滤波，在电路设计中使用电源线滤波器可以有效地抑制电磁干扰，使设备在电源线上受到的电磁干扰降到最低。
常见的滤波器包括LC滤波器和PI滤波器。
3. 屏蔽设计，在高频电路中，使用屏蔽罩或屏蔽壳可以有效地隔离电磁辐射，减小电磁波的传播范围，从而降低对周围设备的干扰。
4. 地线隔离，对于一些特殊的电路，需要进行地线隔离设计，以避免不同地点之间的电流环路，减小电磁辐射。
5. 电磁辐射测试，在设计完成后，需要进行电磁辐射测试，以验证设计的电路是否符合EMC标准，确保设备在实际使用中不会对周围环境产生电磁干扰。
6. 防护元件选择，在电路设计中，选择合适的防护元件如TVS 二极管、瞬态抑制器等，可以有效地保护电路不受外部电磁干扰的影响。
7. 地线回流路径设计，合理设计地线回流路径可以减小电磁辐射，降低电磁干扰。
综上所述，EMC电路设计的要点包括地线设计、电源线滤波、屏蔽设计、地线隔离、电磁辐射测试、防护元件选择和地线回流路径设计。
通过合理的设计和测试，可以确保电子设备在电磁环境中能够正常工作并且不会对周围的设备和系统造成干扰。
变频器的EMC设计
变频器的EMC设计变频器是指能够通过调整输出电压和频率来控制电机转速的电气设备。
随着工业自动化的发展，变频器的应用越来越广泛。
然而，在变频器的电磁兼容性（EMC）设计方面，还存在着一些问题。
在本文中，我们将探讨变频器的EMC设计的重要性，以及实现这种设计的一些方法。
1. EMC设计的重要性在工业自动化领域中，电子设备的不断增加和互联互通要求在不同系统之间进行数据交换。
这种高密集度的设备和系统极易产生电磁干扰和抗扰能力，被称为电磁兼容性（EMC）问题。
如果变频器的EMC设计不符合标准，它可能会对其他设备产生噪声干扰，导致设备的错误运行和故障，对人身安全产生潜在威胁。
因此，EMC设计对确保设备正常、稳定、长期运行是至关重要的。
2. 实现EMC设计的原则和方法（1）正确的线路铺设变频器的线路铺设要合理，尽可能降低线路的电感和电容。
此外，在线路的设计和铺设中，应注意线路的射频干扰和电源噪声的抑制，降低变频器的电磁波干扰。
（2）滤波器的应用变频器中的交流滤波器和直流滤波器，可以有效地限制电磁噪声。
而且随着滤波器的逐步升级，其滤波效果也得到了进一步提高。
（3）信号的等电位处理在基于PWM技术的变频器中，伴随着开关器件的工作，闪烁的电流和电压信号会导致噪声干扰。
如果不加处理，这些噪声干扰会加剧并扩散到整个系统中。
因此，对于这种情况，需要使用等电位处理技术，将现场同电位点之间的电势差降到最低。
（4）地线处理地线是减少干扰的重要途径之一。
在处理地线时，应注意接地方式的选择、接地电阻的计算和地线的排布。
3. 其他注意事项（1）EMC设计应该是整个变频器设计的重要组成部分，不能忽视或者被人为地降级。
（2）EMC设计应该始终从整体的角度出发，减少电磁干扰和对其他设备的干扰。
（3）EMC设计应该遵循国家和国际电磁兼容性标准，确保变频器具有良好的抗干扰能力和抗干扰能力。
（4）EMC设计应该根据变频器所要承受的环境噪声进行特殊设计，确保变频器的正常和可靠运行。
变频器EMC设计及典型试验方法研究
变频器EMC设计及典型试验方法研究摘要：变频器因其自身的工作特性而产生高频噪声，是电磁干扰的重要来源。
随着输出功率的增加产生的扰动明显增大，造成电网谐波污染，对其他电子设备的稳定运行构成潜在威胁。
本文对变频器EMC设计及典型试验方法进行了分析。
关键词：变频器；EMC设计；试验方法变频器是一种电能转换器，它传递能量并改变频率，是一种高性能电子设备。
由于其非线性成分，电源的50hz波形会发生畸变，逆变器输出的频率波形也不是正弦波。
因此，变频器在输入输出时具有较高的外部谐波和辐射水平，且随着变频器功率的增加，辐射和传导能量也随之增加。
变频器的频率和能量转换由单片机和各种数字集成电路控制，这些控制和保护电路反过来又害怕外部电磁场的辐射和传导造成的干扰。
因此，为了保证变频器正常运行，研究变频器电磁兼容设计和典型的测试方法具有重要意义。
一、EMC概述电磁兼容(EMC)是指设备或系统在电磁环境中按要求运行而不对其环境中的设备造成不可接受的电磁干扰。
因此，电磁兼容有两个要求：①设备正常运行时，环境中产生的电磁干扰不应超过一定的阈值；②设备对环境中的电磁干扰具有一定的抗扰度，即电磁敏感性。
二、变频器中电路的EMC方案设计1、主回路吸收电路和抑制电路。
整流电路输入侧必须连接到防雷电过电压或操作过电压吸收电路，该电路由星型连接的高频、高压电容器和压敏电阻组成。
2、控制驱动电路板电磁兼容设计。
现代通用变频器控制电路是由微处理器构成的数字电路。
性能优良、功能丰富、集成度高、运算速度快、体积紧凑。
由于控制电路需体积小、高密度、高速信号布线，在干扰设计中需要解决这些问题。
1)PCB的电磁干扰及其原因。
电磁干扰可分为内、外部干扰。
PCB上的EMC存储器：公共阻抗耦合、线路交叉、高频载流导体的电磁辐射、PCB上的高频辐射感应、远距离传输时的波形畸变等。
变频器回路电磁干扰的原因有：①金属、塑料包装措施使用不当；②完工质量差，电缆及连接器接地不良；③时钟和周期性信号接线设置不当；④PCB分层排列和信号接线设置不当；⑤共模和差模滤波设计不当；⑥接地回路处理不当；⑦旁路和去耦不足。
变频器中电路的EMC方案设计
变频器中电路的EMC方案设计
1 主回路吸收电路与di/dt 抑制电路整流电路在输入侧要接抗雷击过电压或操作过电压吸收电路，这种吸收电路由星形连接的高频、高压电容器（如
470p/2Kv）和压敏电阻(如20k/1Kv)组成，具体电路见图1 中R1、R2、R3 和C1、C2、C3。
逆变器部分在高频开关状态时，产生电压尖脉冲，如果不加以
处理将损坏IGBT 模块、干扰驱动电路。
采用吸收电路可以抑制电压尖脉冲，当前变频器中常用的吸收电路有三种形式，如图2 所示，根据所用开关器件和功率等级来选择使用。
图2 IGBT 常用吸收电路
2 控制及驱动电路的电路板EMC 设计现代
a)缩短高频走线布局图b)数字与模拟电路分开线布局图图3 两种参考布局图在整个PCB 中，布线过程限定最高、技巧最细、工作量最大，布线不当会产生严重的电磁干扰。
以变频器控制电路为例，布线中应遵循如下基本原则：电路板尽量采用四层板；印制导线的布设应尽可能短，拐弯成圆角；印制导线宽度最小不宜小于0.2mm,间距一般可取0.3mm,公共地线应尽可能的粗；布线顺序应遵循先布高频线（如PWM 信号线）、干扰线（如晶振走线）, 后布普通线；数字区与模拟区尽可能隔离，并且数字地与模拟地要分离；多层线路板的电源和地线是由不蚀刻的铜箔板形成,这种大的接地平面形成了极低的电源阻抗。
因此多层板的优点在于对公共耦合阻抗不太敏感，且提供了屏蔽。
下图4 给出四层板布线示意图。
图 4 四层板布线实例tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
变频器EMC探讨共27页文档
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
变频器C探讨
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
EMC与变频器电缆连接
EMC与变频器电缆连接说明对于大量功率电子元器件与微电子设备的应用场合，EMC问题对于设备或系统正常运行已经上升为一个重要的课题，对电缆的选择与连接提出了更高的要求，下面对EMC和相应的措施作简要介绍。
EMC 介绍电磁兼容性（EMC）是指电气设备在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。
因此，EMC 是下列性能的品质标准：抗自身干扰能力： 抵御内部的电子干扰抗外部干扰能力： 抵御系统外部的电磁干扰干扰发射等级： 电磁辐射对周围环境的影响当现场的机柜设备正常运行时，也必须考虑其对周围环境的干扰。
因此，对设备的构造提出了针对 EMC 的特殊要求。
运行可靠性和抗干扰能力为了使整体设备（变频器、自动化设备、传动机械等）达到最大可能的运行可靠性和抗干扰能力，变频器制造商和用户方面都必须采取相应措施。
只有采取了所有这些措施，才能保证变频器的正常工作，并符合法令规定的各项要求 (2004/108/EC)。
干扰发射产品标准 EN 61800–3 中描述了有关“可调速传动系统”的 EMC 要求。
要求变频器的运行电压不得超过 1000 V。
根据传动系统的安装地点，定义了不同的环境和类别。
第一环境和第二环境的定义第一类环境:传动系统不通过变压器连接到公共低压电网上的住宅建筑物或场所。
第二类环境:通过独立的变压器由中压电网供电的工业区域。
第一类环境和第二类环境的定义C1 至 C4 类别的定义C1 类别：额定电压 < 1000 V 不受限制地用于第一类环境。
C2 类别：固定安装式传动系统的额定电压 < 1000 V 用于第二类环境。
经由专业人员销售和安装的，可用于第一类环境。
C3 类别：额定电压 < 1000 V 只用于第二类环境。
C4 类别：额定电压 ≥ 1000 V 或者额定电流 ≥ 400 A 的综合性系统用于第二类环境。
避免轴电流当变频器的多相位感应电动机械运行时，根据其所使用的电气原理，通过轴承润滑油膜的电容感应电压会对轴承产生电应力。
变频器的电磁兼容标准及典型试验方法
变频器的电磁兼容标准及典型试验方法变频器的电磁兼容（EMC）标准和典型试验方法是确保变频器在各种环境中正常工作而不会由于电磁干扰（EMI）影响其他设备或被其他设备所影响的关键因素。
以下是一些常见的EMC标准和试验方法：1. 国际标准：IEC 61000系列：这是国际电工委员会（IEC）制定的一系列电磁兼容性标准，涵盖了从电磁兼容性要求到测试方法和实施指南的各个方面。
EN 50178：这是欧洲标准，涉及电子设备对供电网络的影响，包括电压波动和闪烁的限制。
2. 国家标准：GB/T 17626系列：这是中国国家标准，等同采用IEC 61000系列标准，适用于在中国市场上销售的产品。
3. 典型试验方法：辐射发射测试：测试变频器发出的电磁辐射是否超过了规定的限值。
这通常涉及使用接收天线和测试接收机来测量特定频率范围内的辐射水平。
传导发射测试：测量变频器通过电源线或其他连接线路产生的干扰信号。
这通常使用电流探头和测试接收机来完成。
静电放电（ESD）测试：评估变频器对静电放电的抗扰度。
这涉及到对设备施加一定量的静电电荷并观察其反应。
浪涌抗扰度测试：模拟由雷击或其他电气事件引起的电压浪涌，以测试变频器的耐受能力。
电压跌落和中断测试：评估变频器在电源电压短时跌落或完全中断时的运行能力。
4. 现场测试：在现场安装变频器后，进行实际工作环境下的电磁兼容性测试，以确保在实际工作条件下不会发生干扰问题。
为了确保变频器的电磁兼容性，制造商通常会在设计和开发阶段就遵循这些标准，并进行相应的预合规测试。
此外，第三方认证机构可能会对变频器进行独立的EMC测试，以验证其符合相关标准的要求。
总之，变频器的电磁兼容性是一个重要的设计考虑因素，它不仅影响变频器的性能和可靠性，还可能影响整个电气系统的稳定运行。
通过遵循国际和国家标准，并执行严格的测试程序，可以确保变频器在各种环境下都能安全、有效地工作。
变频器EMC设计及典型试验方法研究_王建渊
变频器 ＥＭＣ 设计及典型试验方法研究
Ｖｏｌ．４１， Ｎｏ．１２ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ， ２００７
摘要： 变频器以其节能显著， 保护功能完善， 调速性能好， 使用维护方便等优点， 占据了交流电机调速的主导地
位。在推广应用中， 工业现场的电磁干扰（ ＥＭＩ） 问题日益突出， 直接影响到变频器的稳定运行。对此， 根据变频器的电
气电路结构， 详细分析了变频器主回路、控制回路、驱动电源电路、ＰＣＢ 板、接地方式等设计中改善电磁兼容性
虑接地是最经济的， 不仅从 ＰＣＢ， 而且能从系统角度
防止辐射和进行敏感度防护， 具体方法有： ①对 ＰＣＢ
系统分区时， 使高带宽的噪声电路与低频电路分开；
②设计 ＰＣＢ 时， 使干扰电流不通过公共的接地回路
而影响其他电路； ③仔细选择接地点， 以使环路电流、
接地阻抗及电路的转移阻抗最小； ④把非常敏感（ 低
第 ４１ 卷第 １２ 期 ２００７ 年 １２ 月
电力电子技术 Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
变频器 ＥＭＣ 设计及典型试验方法研究
王建渊 １， 钟彦儒 １， 伍文俊 １， 崔 擎 ２
（ １．西安理工大学， 陕西 西安 ７１００４８； ２．博世力士乐电子传动与控制（ 深圳） 有限公司西安分公司， 陕西 西安 ７１００７５）
化， 或字符稍 有变动。
信息有可见的
暂时性变化； ＬＥＤ 亮度不理 想。
停机； 或信息永 久性丢失； 或出 现不允许的工作
电磁兼容设计方案
电磁兼容设计方案电磁兼容(EMC)设计方案是为了保证电气设备能够在电磁环境中正常工作而制定的一系列措施。
下面将介绍一个基本的电磁兼容设计方案，以确保电气设备的可靠性和性能。
首先，需要进行全面的电磁环境调研。
通过测量，分析和评估电气设备所处的电磁环境，包括电磁场强度、频谱分布和其他干扰源等。
了解电磁环境对设备的影响，为后续的设计和改进提供依据。
其次，在电路设计中采用合适的电磁屏蔽措施。
包括使用抗干扰电路，提高电路的抗干扰能力。
在电路板布局时，尽量避免高频信号线和低频信号线的交叉，并采用分层布线和差分信号传输方式，减少电磁辐射和敏感性。
同时，在电路板布局和元器件选择中，要考虑到电磁兼容的要求。
合理布局电源和信号线路，减少回路面积和长度。
选择具有良好抗干扰能力的元器件，对于敏感元件，要采取良好的隔离措施。
另外，对电气设备进行合理的屏蔽设计。
可以采用金属壳体、屏蔽罩等方式对设备进行外部屏蔽，阻止外部电磁干扰的进入。
同时，在设计电路板时，合理安排信号和电源线的布局，减少电流回路面积和长度，减少电磁辐射。
此外，进行全面的电磁兼容测试和评估。
通过实验室测试，对电气设备的电磁兼容性进行评估，包括辐射干扰和传导干扰。
根据测试结果，对设备进行必要的改进和优化，确保其在各种电磁环境下能够正常工作。
最后，制定完善的电磁兼容管理策略。
包括制定电磁兼容设计标准和规范，对设备生产过程进行控制，确保每个生产的设备都符合相应的标准要求。
同时，培训和教育工作人员，提高其对电磁兼容问题的认识和处理能力。
综上所述，一个完善的电磁兼容设计方案涉及到电磁环境调研、电路设计和布局、屏蔽设计、兼容性测试和评估以及管理策略等方面。
通过采取合适的措施，可以确保电气设备在各种电磁环境下的可靠性和性能。
变频器的电磁兼容设计
变频器的电磁兼容设计以通过高压变频器的电磁兼容设计为例，从线路设计、印制板设计、设备内部走线、接地技术、屏蔽技术、滤波技术、电缆辐射、瞬态干扰抑制等，了解电磁兼容设计的要点和关键技术。
电磁干扰成为电子设备或系统中的严重问题。
电子设备密集了大量的电子设备在同一电磁环境中工作，存在严重的电磁干扰；数字化电子产品工作时，也会产生很强的电磁干扰发射。
因此，必须满足电磁兼容强制标准。
1.试验案例（1）控制器组成及工作原理控制器功能框图见图9-30，由CPU 板、相控ABC板（也称为PWM板）、信号采集板（IT板）、电源板、总线底板和壳体组成，其中CPU板、PWM板、IT板、电源板按顺序插在总线底板上。
主控制器为单元组合式，核心为双DSP的CPU单元，由总线底板与信号采集板和相控A、B、C板互通信息。
从接口子模块DI、AI接受操作命令、给定信号、电机电流与电压等。
CPU板根据操作命令、给定信号及其他输入信号，计算控制信息及状态信息。
相控A、B、C板接受来自CPU板的控制信息，产生PWM信号，经电/光转换器，向功率单元发送控制光信号。
来自功率单元的信号在相控A、B、C板中转换成电信号，预处理后送至CPU。
状态信息通过信号采集板和接口子模板送出。
主控制器根据控制命令、给定信号及运行信息、应答信息运行控制、状态分析、故障诊断等，检测出故障后按故障性质进行相应处理，如封锁系统、高压跳闸等，并给出相应故障信号，还提供故障音响信号。
从I/O接口可输出开关量运行状态及模拟量运行参数，用户根据需要选择输出量。
CPU单元上备有调试用计算机接口，在计算机运行调试程序，可以以画面形式调试和诊断，并可同时显示系统中五个变量的时间波形和数字量，是系统调试和诊断的良好工具。
CPU单元有通信接口，以通信方式从上位机取得控制命令和给定信号，控制变频器的运行，并返回运行状态和运行参数，集中监控。
（2）试验中出现的问题电磁兼容故障现象在设备的电磁兼容问题主要在做电快速脉冲试验时暴露，如在电源输入端口上施加电快速脉冲群时，CPU板上的芯片将发生损坏；在信号端口施加电快速脉冲群时，数据出错。
矿用变频器的谐波治理及EMC设计_沈振强
用了哪种整流方式，变频器吸取能量的方式都不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式从电网索取电流，脉动的电流和电网的沿路阻抗共同形成脉动电压降叠加在电网上，使输入电压发生畸变。
由傅里电网的容量得不到充分地利用。
电力谐波的治理变频器在给工业生产带来极大方便和高效率的同时，又对电网注入了大量的无用功和谐波，使电力技术与应用系统供电质量不断恶化。
电力谐波治理方案的总体思路：一是改造电力系统自动控制装置，使电力系统自动控制装置不产生谐波，且电力系统功率因数可控（唯一）；二是采用恰当的措施来抑制电力系统中的谐波；三是谐波补偿（安装谐波补偿装置）。
具体方法如下：多相脉冲整流。
多相脉冲整流适应要求谐波限制在比较小的情况下。
18相脉冲整流的THDV大约为3%～8%，12相脉冲整流的THDV大约为10%～15%，此数据完全满足国际标准。
安装无源LC滤波器。
无源滤波补偿是实际应用最多、效果较好、价格较低的解决方案，它包括串联滤波、并联滤波和低通滤波(串并混合)三种基本形式。
其中，并联滤波是一种综合装置，可滤除多次谐波，并提供系统的无功功率，是应用最广泛的电源净化滤波装置。
装设APF(有源电力滤波器)。
APF既可串联，也可并联于主电路之中，实时对谐波电流进行检测，由APF产生一个补偿电流（与该谐波电流方向相反、大小相等），从而使电力系统中只含基波电流。
APF能对幅值和频率都变化的谐波进行跟踪补偿，不受系统影响，不会产生谐波放大的危险，在国外已广泛应用。
滤波组件或模块。
当前有很多专门用于抗干扰的滤波组件或模块，这些滤波件或模块都具有较强的抗干扰能力。
采用电抗器。
由于变频器的输入侧功率因数取决于装置内的AC/DC变换系统，所以，可利用并联直流电抗器来矫正功率因数。
而在电源侧串联交流电抗器，使进线电流的THDV大约降低1/3～1/2，只为不加电抗器时谐波电流的一半。
新型变流器。
采用多重化技术减少谐波—大容量的变流器。
功率为几千瓦到几百千瓦，大容量的变流器可构成四象限交流调速变频器（主要采用PWM 逆变器），其输出电流、电压都是正弦波，且输入电流也是正弦波，可实现电能能量的双向传递与转换，功率因数是1。
矿用变频器的EMC解决方案
文章 编 号： １ ｏ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ ． ０ １ ０ ７ ． ０ ２
０引 言
力。 其中高频干扰主要包括静电放电 、 脉冲干扰和 发射性频率 的电 磁场等 ； 而低频干扰主要指 电源 电压 波动、 欠压 和频率不稳定等。 通 近年来随着微机控制技术和大功率 电子元件的发展 ， 交流 电动 机变频调速技术以其高效率 、 高性能 、 易维护等特 点得 以迅速发展 ， 常变频器能够运行在一个可能存在着较高电磁干扰的工业环境 中， 可能又是噪声接受器 。 交流变频调速的各行业 中应用越来越广泛 。 在各种调速方式 中， 交 它 既是 噪声发射源 ， １ ． １变频 器所 受的 外部 干扰 流变频调速技术 已被 国内外公认为是最理想、 最有发展前途的一种 １ ． １ ． １ 同 网 络 非 线性 直载 对 变 频器 的干 扰 调速方式 了。 我 国煤矿井下特殊的工作环境和安全生产上 的特殊要 伺一移动变频站供 电网络内存在容量较大采煤机、 软启动等 的 求， 制约 了变频器在煤矿井下 的推广 ， 随着我 国煤炭生产 自动化程 这些负荷 工作时都可对 电网 中的 电压 、 电流产 度的不断提高 ， 变频器 以其 能实 现大 功率 电机软件启动 、 多机联动 晶闸管换流设备时 ， 使 电网电压 出现凸凹 ， 影响变频器 整流模块正常工作 。 时功率平 衡、 节能等特点在煤矿井下 ， 采、 掘、 运等设 备采用变 频器 生畸变 ， １ ． １ ． ２ 变 频 器 受 到来 自井 下 电 网的 干 扰 越来越多 。 作为 电力电子设备 ， 其内部 由电子器件 、 计算机芯片都组 井下 电网对变频器干扰主要有过压、 欠压 、 瞬时掉 电、 浪涌及尖 成， 其输入侧和输 出侧 的电压 、 电流含有高次谐波 ， 运行 即要防止外 峰 电压 脉冲 等。 界干扰 ， 又要防止它干扰 外界 ， 即所谓 的 电磁 兼容性“ Ｅ ＭＣ” 。 电磁
矿用变频器的谐波治理及EMC设计
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如何让变频器符合EMC规范
如何让变频器符合EMC规范
变频器是很常见的高频干扰源，它们接线的规范与否直接影响到设备的运行牢靠性。
要让变频器符合EMC规范我觉得有以下要点：
安装变频器时，建议安装板使用无漆镀锌钢板，以确保变频器的散热器和安装板之间有良好的电气连接。
为削减干扰，选择合适的进出线滤波器和电抗器。
确保传动柜中的全部设备接地良好，使用短和粗的接地线连接到公共接地点或接地母排上。
电动机电缆采纳对称的三星屏蔽电缆。
屏蔽的连接方式在柜内通过EMC屏蔽夹使电缆屏蔽层与EMC屏蔽母排形成360℃有效的接触面，电机侧通过EMC电缆密封套使电缆屏蔽层与电动机端子接线盒形成360℃有效接触面，不要将电缆屏蔽层编成猪尾辫连接到接地母排上。
电动机电缆屏蔽层不要消失中断。
门板，底板，背板和顶板用铜编织线连接至柜内的接地母线。
要保证动力电缆与信号电缆分开布线，信号电缆也要用屏蔽电缆。
动力电缆与信号电缆最小距离不低于25CM，信号电缆必需双端牢靠接地且屏蔽层不能中断。
同时应避开电机电缆与其他电缆长距离平行走线。
假如掌握电缆和电源电缆交叉，应尽可能使它们按90度角交叉。
数据电缆如PROFIBUS电缆接头应采纳金属接头。
电动机非驱动侧采纳绝缘轴承可抑制轴电流造成对轴承的损坏。
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装编码器时尽量保证编码器与电动机轴承之间的绝缘安装。
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变频器中电路的EMC方案设计
1 主回路吸收电路与di/dt抑制电路整流电路在输入侧要接抗雷击过电压或操作过电压吸收电路，这种吸收电路由星形连接的高频、高压电容器（如470p/2Kv）和压敏电阻(如20k/1Kv)组成，具体电路见图1中R1、R2、R3 和C1、C2、C3。
逆变器部分在高频开关状态时，产生电压尖脉冲，如果不加以处理将损坏IGBT模块、干扰驱动电路。
采用吸收电路可以抑制电压尖脉冲，当前变频器中常用的吸收电路有三种形式，，根据所用开关器件和功率等级来选择使用。
图2 IGBT常用吸收电路
2 控制及驱动电路的电路板EMC设计现代
a)缩短高频走线布局图 b)数字与模拟电路分开线布局图图 3 两种参考布局图在整个PCB中，布线过程限定最高、技巧最细、工作量最大，布线不当会产生严重的电磁干扰。
以变频器控制电路为例，布线中应遵循如下基本原则：电路板尽量采用四层板；印制导线的布设应尽可能短，拐弯成圆角；印制导线宽度最小不宜小于0.2mm,间距一般可取0.3mm,公共地线应尽可能的粗；布线顺序应遵循先布高频线（如PWM 信号线）、干扰线（如晶振走线）, 后布普通线；数字区与模拟区尽可能隔离，并且数字地与模拟地要分离；多层线路板的电源和地线是由不蚀刻的铜箔板形成,这种大的接地平面形成了极低的电源阻抗。
因此多层板的优点在于对公共耦合阻抗不太敏感，且提供了屏蔽。
下图4给出四层板布线示意图。
图 4 四层板布线实例
3)旁路和去耦旁路和去耦可防止能量从一个电路传到另一个电路，近而提高配电系统的质量。
通过合理布置去耦电容可以为器件提供局部化的DC电源，减少跨板浪涌电流以及进入到电路板的高频能量。
通过增加旁路电容产生AC通路来消除无意义能量进入敏感部分，另外还可以提供带宽受限滤波。
图5 去耦电容模型及安装图
上图5 a)给出了去耦电容的实际等效电路，b)给出了正确安装方法（右图）和错误安装方法（左图）的对照。
可以得知，去耦电容引线尽可能短才能减小寄生参数、达到很好的去耦效果。
4)PCB接地接地是使不希望的噪声干扰极小化并对电路进行划分的一个重要方法。
适当应用PCB的接地方法及电缆屏蔽将避免许多噪声问题。
设计变频器时，在设计期间考虑接地是最经济的，不仅从PCB，而且能从系统的角度防止辐射和进行敏感度防护，具体考虑如下几方面：●对PCB系统分区时，使高带宽的噪声电路与低频电路分开；●设计PCB时，使干扰电流不通过公共的接地回路影响其它电路；●仔细选择接地点以使环路电流、接地阻抗及电路的转移阻抗最小；●把非常敏感（低噪声容限）的电路连接到稳定的接地参考源上；变频器系统设计中，按照安全地、数字信号地、模拟信号地来考虑。
安全地采用黄绿相间标识的铜线或铜排将变频器内的导电部分连接到接地端子，主要防止故障情况下系统带电威胁人体安全。
信号地是一个低阻抗的路径，信号电流经此路径返回其源。
对于变频器系统中所应用的高速数字信号电路，优先采用多点接地（即多个低阻抗路径并联），目的在于建立一个统一电位共模参考系统。
图6 单点接地对照图
C点电位：V=I3R3+(I2+I3)R2+(I1+I2+I3)R1可见串联接地容易引起干扰。
对于模拟电路，具有工作与低频状态、灵敏度高的特点，采用单点接地（即接地路线与单独一个参考点相连，图6给出了正确与错误单点接地方式对照）可防止来自其它噪声元件（如数字逻辑器件、电源、继电器、电动机）的大接地电流争用敏感的模拟地线。
同时系统采用光耦将数字地与模
拟地隔离，抑制地点平摆动带来的影响；采用铁氧体垫片来防止寄生电容形成接地环路。
在实际设计中应注意采用多点接地时的谐振问题，在每个电源与接地之间的地连接中应使用高质量的去耦电容。
5)抗串扰串扰是指走线、导线、电缆束、元件及任意其它易受电磁场干扰的电子元件之间的不希望有的电磁耦合，是由网络中的电压和电流产生的。
对于控制板上的数据线、地址线、控制线、和I/O都会受到串扰的影响，大多数问题来自时钟和周期信号。
通过增加走线间距离（必须是单一走线宽度的三倍），可使走线间的耦合最小，这一原则主要针对产生影响的高干扰信号。
.3 电源电路设计中抗干扰措施当前变频器电源大多采用开关电源来实现，具有体积小、工作电压范围宽、功率密度大、损耗小、带载能力强的特点。
但是采用高频开关管、二极管、变压器等带来的大di/dt干扰问题值得慎重考虑。
变频器系统开关电源输入侧取电的方法目前有两种：一种是直接从直流母线上取；另一种是采用独立的220v整流电源提供，两种方法各有其优点及应用范围。
图7 直接从直流母线取电开关电源抗干扰设计示意图
第一种方法的抗干扰设计考虑，图中的高频电容C1用来吸收高频脉冲，二极管D2用来抑制线路寄生电感与电容C1振荡。
图8 220V独立供电开关电源抗干扰设计示
第二种方法的抗干扰设计考虑，图中在交流输入通道上设计线路滤波器对系统抗干扰具有很好的作用。
其中CX为差模滤波电容（又称X电容）跨接在输入端之间，对差模电流起旁路作用,容值一般为0.1—1uF. LY为共模电感，用来抑制共模干扰电流。
CY为共模电容（又称Y电容），跨接在线路与机壳之间，对共模电流起旁路作用，但电容值不能过大，否则会超过安全标准中对漏电流的限制要求，一般在10000PF以下。