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大功率開關(guān)電源中EMI干擾的抑制

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作者:燕宏斌 白真 高大慶 時(shí)間:2007-04-12 來源:電源世界 收藏
1 引言

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,其電磁干擾已成為一個(gè)很嚴(yán)重的問題,為了使產(chǎn)品滿足EMC的要求,設(shè)計(jì)人員就應(yīng)在設(shè)計(jì)階段考慮這一問題,同時(shí)也要做好在現(xiàn)場處理這一問題的準(zhǔn)備。

2 的特點(diǎn)與危害

的功率管工作在非線性條件下,采用脈寬調(diào)制(PWM)開關(guān)控制方式 ,加之開關(guān)頻率的不斷提高,使得電磁干擾越來越突出,對(duì)電網(wǎng)造成污染。
 
因干擾的存在,輸入電源的電網(wǎng)受到了干擾,影響到其它設(shè)備,使其不能正常的工作,也影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量。所以尋找的方法是很必要的。

3 開關(guān)電源中抑制實(shí)驗(yàn)

在中科院近代物理研究所新建的大型物理實(shí)驗(yàn)裝置CSR冷卻存儲(chǔ)環(huán)中,有大量開關(guān)電源為磁鐵提供電能,以滿足試驗(yàn)所需的磁場能量。其中195A/370V開關(guān)電源就是運(yùn)用在其冷卻段。

由于在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段,廠家未考慮電磁兼容問題,以至于在安裝調(diào)試階段,造成對(duì)其他設(shè)備的影響,也是輸入電網(wǎng)受到污染,為此我們按照?qǐng)D1(a)所示得方案,對(duì)其進(jìn)行干擾測試,其結(jié)果見圖1

 
(b)。測試儀器是德國SCHWARZBECK公司生產(chǎn)的FCKL1528接收機(jī)一臺(tái),NNLK 8129線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)一臺(tái),計(jì)算機(jī)一臺(tái)。





測試方案

  
圖1(a)測試方案      

測試數(shù)據(jù)


 圖1(b)測試數(shù)據(jù)

根據(jù)圖1的方案和結(jié)果可以看出,在該臺(tái)設(shè)備未做任何改造以前,其EMI干擾是存在的,而且很嚴(yán)重超越國家標(biāo)準(zhǔn)GB4824-2001關(guān)于1組A類傳導(dǎo)騷擾的標(biāo)準(zhǔn)(150KHz~0.5MHz 是79dB, 0.5MHz~ 30MH是73 dB),尤其是在 150KHz~2MHz之間。為此,我們采用了截?cái)喔蓴_源的方法,即利用EMI濾波器(濾波器的接地要可靠)和一變壓器(△/Y-11接發(fā)),該變壓器其隔離作用,其中EMI濾波器的原理圖如圖2所示,共按照三種方案測試,通過測試,找出適合我們需要的方案。

EMI濾波器的原理圖

  
圖2  EMI濾波器的原理圖

1、方案一及測試數(shù)據(jù)

方案一

  
                                      圖3(a)方案一             

由方案一測得得數(shù)據(jù)


圖3(b)由方案一測得得數(shù)據(jù)

2、試驗(yàn)方案二及測試數(shù)據(jù)

方案二

  
圖4(a)方案二         

由方案二測得得數(shù)據(jù)


圖4(b)由方案二測得得數(shù)據(jù)

3、試驗(yàn)方案三及測試數(shù)據(jù)

方案三

  
圖5(a)方案三         

由方案三測得得數(shù)據(jù)


圖5(b)由方案三測得得數(shù)據(jù)

經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn),我們可以看出,按照方案一(圖3a)進(jìn)行改造,可以使設(shè)備的EMI傳導(dǎo)干擾在150KHz~1.5MHz平均衰減15dB(由圖1b和圖3b比較所得);按照方案二(圖4a)進(jìn)行改造,可以使設(shè)備的EMI傳導(dǎo)干擾在150KHz~1.5MHz平均衰減30dB(由圖1b和圖4b比較所得); 按照方案三(圖5a)進(jìn)行改造,可以使設(shè)備的EMI傳導(dǎo)干擾在150KHz~1.5MHz平均衰減35dB(由圖1b和圖5b比較所得)。
  
對(duì)于不同的方案,為什么會(huì)有不同的結(jié)果?因?yàn)槲覀兊哪康氖墙档虴MI干擾。為了達(dá)到這一目的,我們采用的是在電網(wǎng)與電源之間插入EMI濾波器,這樣就可以達(dá)到干擾信號(hào)的衰減。但由于不同的方案所插入濾波器的阻抗值不同,插入損耗也不同,插入損耗的計(jì)算可由下式求得:

  

插入損耗


式中:V1- 沒有濾波器時(shí)負(fù)載上的噪聲電壓:V2- 插入濾波器時(shí)負(fù)載上的噪聲電壓。

技術(shù)分類:    來源:電源世界/作者:燕宏斌 白真 高大慶  發(fā)表時(shí)間:2007-04-12

從數(shù)據(jù)的分析,我們可以看出,我們所采用的方案都對(duì)EMI傳導(dǎo)干擾起到了抑制作用,但從噪音衰減的數(shù)值分析,方案二是最優(yōu)的。最終我們采用方案二做為本次改造的最優(yōu)方案。

參考文獻(xiàn)

1、 馬偉明:《電力電子系統(tǒng)中的電磁兼容》 武漢水利電力出版社,2001。
2、 朱邦田:《電子線路抗干擾技術(shù)手冊(cè)》    北京科學(xué)技術(shù)出版社,1988。
3、 《電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施指南》         中國標(biāo)準(zhǔn)化出版社出版,1999。



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