第7章电力电子装置电磁兼容设计-s

7 电磁干扰抑制技术
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
7 电磁干扰抑制技术
滤波 良好的屏蔽和接地设计对于辐射的电场和磁场干扰具有很好 的效果，但是对于传导性干扰却没有多大效果。因此必须 采用滤波技术。 在EMC中所讨论的滤波和信号处理及通信中的滤波原理上是 一致的，但是它们相比具有以下不同之处。 (1)EMC 中的滤波器中的 L 、 C 元件，通常需要处理和承受相 当大的无功电流和电压，及它们必须具有足够大的无功功 率容量。 (2)在EMC的滤波器中难以达到阻抗的完全匹配，因此滤波器 经常在失配状态下工作。 (3) EMC的滤波器对L、C的寄生参数要求严格。
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7.3 电力电子装置中的EMC
4 PWM电路EMI
在采用PWM控制的主电路中，常会流过一系列的PWM功率脉冲，这 些功率脉冲是由于PWM控制产生的开关次谐波电流引起的。其频 率一般从几千赫兹到几百千赫兹不等。引起的电磁干扰和电磁 噪声比相控方式的电路要强的度。
7.3 电力电子装置中的EMC
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
5 电磁敏感性

电磁干扰安全系数定义：
m 抗扰度允许值 现有最大干扰值
例如：对于干扰电压，
对于干扰场强，
V0 V0 m , 或 m(dB) 20lg , Vm Vm E0 E0 m , 或 m(dB) 20lg , Em Em
S0 S0 对于干扰功率密度， m , 或 m(dB) 10lg , Sm Sm
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
4 电磁干扰的传播

干扰信号，由干扰源发生，经过一定的传播途径到达 接收机，造成干扰。
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
4 电磁干扰的传播

2、电磁干扰耦合模型（右图） C：电容耦合， L：电感耦合， Z：共阻抗耦合， NC：近场耦合， FR：远场辐射。
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
6 电磁兼容测量内容


干扰信号的频率或频谱 窄带干扰：测量频率 宽带干扰：测量频谱或频谱密度（脉冲干扰） 干扰信号的幅度 传导干扰：干扰电压U，干扰电流I 辐射干扰：电场强度E，磁场强度H ，辐射功率密度S，干 扰信号的功率P。
传导干扰测量 电磁干扰测量 辐射干扰测量 EMC测量 电磁敏感度测量 传导敏感度测量 辐射敏感度测量
5 电磁敏感性
定义 ①电磁敏感性：电子设备或系统对电磁干扰的响应特性， 电磁敏感性越高，抗干扰能力越低。 传导敏感性：对传导干扰„„， 辐射敏感性：对辐射干扰„„。 ②电磁抗扰性：设备或系统抵制电磁干扰的能力。 敏感频率和抗扰度允许值 ①、敏感频率：在该频率上，设备对电磁干扰的响应比 较敏感。

7.3 电力电子装置中的EMC
2 开关噪声(二极管)


开通时二极管两端电压有一个 正向上冲尖峰，这将会导致一 u 个宽带的电磁噪声。 关断时二极管两端电压有一个 反向下冲尖峰，这个尖峰产生 的电磁噪声比开通时要强；另 i 外，反向恢复电流的变化率和 d 幅值都很大，在引线的杂散电 感和相连接的电路中产生很高 的感应电压，造成很强的宽频 的瞬态电磁噪声。
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7.3 电力电子装置中的EMC
3 整流电路EMI
由于整流电路与电网相连，因此它产生的谐波和电磁干扰会通过 电力线以传导的形式注入电网，并通过电网传导到其它用电设 备，从而干扰其它设备的工作。这里，整流电路的干扰主要体 现在两方面：一个由于电流畸变，通过系统主抗产生压降使得 用户端的电压产生畸变；另一个整流电路中的半导体器件开关 时产生的电磁干扰。如上所述的二极管开关。
7.1 电磁干扰概述
2 电磁辐射危害
电磁能的广泛应用一方面推动了社会的进步，丰富了人类的物 质文化生活 , 同时也使空间各种频率的电磁辐射越来越强， 对人类造成了危害： 干扰广播、电视、通信信号的接收； 干 扰 电 子仪 器 、 设备 的 正 常工 作 ， 可能 造 成 信息 失 误 、 控制失灵等事故； 可能引燃一些易燃易爆物质，引起爆炸和火灾； 较强的电磁辐射对人体的健康有很大的影响。
7 电磁干扰抑制技术
接地 “地”可以定义为一个等位点或一个等位面。为电路或系统 提供一个参考电位，其电位的数值可以和大地相等也可以 不等。一个良好的接地系统必须达到以下几个目的。

7.2 电磁干扰的传导及其抑制
(1)保证基地系统具有很低的公共阻抗，使系统中各路电流通 过改公共阻抗产生的传导噪声电压最小。 (2)在高频电流下，保证“信号地”对“大地”具有较低的共 模电压，减少辐射噪声到最小。 (3)保证地线信号线构成的电流回路具有最小的面积，避免地 线构成回路，使外界磁场通过这个回路产生干扰。 (4)保证人身和设备的安全。
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
7 电磁干扰抑制技术
屏蔽技术 按照欲屏蔽的电磁场的性质，屏蔽技术可以分为三大类。 (1)电场屏蔽。 对于静电场及低频交变电场，利用金属屏蔽体可以对电场起 到屏蔽作用，但是屏蔽体必须良好接地。

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7.2 电磁干扰的传导及其抑制
1 分类
3、按信号的功能分类 功能性干扰：设备正常工作时产生的信号对其它设备的干扰。 非功能性干扰：无用的电磁泄漏产生的干扰。 4、按场的性质分类：电场干扰，磁场干扰 5、按干扰的特性分类 频 率：射频干扰（低频、高频、微波） 工频干扰（50Hz） 静态场干扰（静电场、恒定磁场）。 波 形：连续波干扰、脉冲波干扰。 带 宽：宽带干扰、窄带干扰。 周期性：有规则干扰：周期性干扰信号 非周期性干扰信号 随机干扰
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
1 分类
1、按传播途径分类传导干扰： 通过电路耦合的干扰。（例如导线传输、电容耦合、电感耦 合。） 辐射干扰：通过空间传输的干扰。 2、按干扰的来源分类： ⑴、自然干扰 雷电：干扰信号的频率：10～100kHz。 宇宙干扰：来自太阳和其他星系的电磁噪声, 干扰信号的频 率几十M～几十GHz。例如太阳黑子活动造成的无线电干扰， 可造成通信中断。 ⑵ 、人为干扰
5 EMC设计
PCB板的EMC设计 主回路(吸收回路、滤波、降低引线电感) 机壳接地 隔离变压器
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
2 电磁干扰三要素

电磁干扰源 对此类干扰敏感的仪器设备（被干扰体） 干扰信号耦合的通道（传播途径：传导、辐射）。
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
3 系统内部和系统间干扰


系统内部的干扰：系统内一部分电路对另一部分电路的干扰。 例1 汽车内发动机点火系统对车内通信系统的干扰 例2 电路板上振荡电路对其它单元电路的干扰 系统之间的干扰：一个系统对另一个系统的干扰。 例1 计算机对收音机的干扰 例2 高压输电线路对通信线路的干扰
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7.2 电磁干扰的传导及其抑制
(3)电磁场屏蔽。 对电磁场而言，电场和磁场总是同时存在，同时采用电场屏 蔽和磁场屏蔽的措施。

7.3 电力电子装置中的EMC
1 概述


现代电子技术正朝高频、高速、高灵敏度、高可靠性、小 型化的方向发展，使得这些设备产生和接受电磁干扰的机 率大大增加。 电力电子装置的容量越来越大，电网及其周围的电磁环境 遭受的污染也越来越严重，所以EMI 已成为许多电子设备 与系统能否在应用现场正常可靠运行的主要限制因素。
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
Байду номын сангаас6 电磁兼容
电磁兼容的定义: 采用一定的技术手段，使同一电磁环境中的各种电子、电气 设备都能正常工作，并且不干扰其他设备的正常工作，这 就是电磁兼容（ Electromagnetic Compatibility ，缩写 为 EMC) 。在国家标准 GB/T4365-1995 中对电磁兼容严格的 定义是：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该 环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 ①、设备对来自外部环境的电磁干扰必须具有一定的承受能 力（抗扰度）。 ②、设备在正常工作时产生的电磁干扰不超过一定的限值， 不干扰其它设备的正常工作。
第7章 电力电子装置 电磁兼容设计
武汉大学电气工程学院
本章主要内容

7.1 电磁干扰概述 7.2 电磁干扰的传导及其抑制

7.3 电力电子装置中的EMC
7.1 电磁干扰概述
1 电磁干扰
随着科学技术的发展，越来越多的电子、电气设备进入了我们 生活和生产的各个领域„„，这些设备在正常运行的同时也 向外辐射电磁能量，可能对其他设备产生不良的影响，甚至 造成严重的危害，这就是电磁干扰。 定义：任何可能引起装置、设备或系统性能降低的电磁现象。 （国标GB/T4365-1995）
7.2 电磁干扰的传导及其抑制
6 电磁兼容认证
产品的 EMC 认证是依据产品的电磁兼容标准和相应的技术要 求，经过认证机构测试确认，并通过颁发认证证书和认证 标志来证明某一产品符合相应标准和相应技术的要求。 在我国EMC认证已纳入3C认证范围(中国强制认证，英文名称 为 “ China Compulsory Certification” ， 英 文 缩 写 为 “CCC”，也可简称为“3C”)，国家对有强制性电磁兼容 国家标准或强制性电磁兼容行业标准以及标准中有电磁兼 容强制条款的产品实行安全认证制度，对这些实施电磁兼 容安全认证的产品在进入流通领域实施强制性监督管理 （没有进行电磁兼容安全认证就不能进入流通领域)。