电力电子系统的电磁干扰与兼容技术——【电磁兼容】课件.pptx
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1、,电力电子系统的电磁干扰与兼容技术,主要内容,1 引言(14),2 电力电子系统的干扰特点(5)3 电力电子系统的干扰分类(9)4 电力电子装置的干扰抑制技术(34)5 研究进展(8),6 结束语(1),2,主要内容,1 引言,基础知识与背景,3,1 引言(1/14),电磁干扰与兼容, 提到电磁干扰(兼容),关心的3个问题:(1)受其他装置干扰(EMS),(2)装置本身干扰(自己干扰自己)(3)干扰其他装置(EMI),装置,装置,设备系统,负载,设备系统,4,1 引言(6/14),什么是电磁兼容?,EMC包括两方面的含义:,在一定的电磁环境中能按原设计正常工作,对电磁干扰有一定的抗扰度;,所产
2、生的电磁噪声不致于对它周围环境造成严重污染或影响其它设备正常运行。,抗干扰与电磁发射控制 电磁兼容,EMS + EMI = EMC,5,1 引言(7/14),基本概念,骚扰电平,抗扰度电平抗扰度限值,抗扰度裕量 电磁兼容性电平发射裕量,电磁兼容设计裕量发射极限发射电平,独立变量(如频率),各个限值、电平、裕量与独立变量(如频率)的关系,6,1 引言(8/14),装置设备系统,负载,基本概念,EMC=EMI+EMS,SEMC是包含完全不同的两方面问题-(EMI/EMS),有时只强调了一个方面;,S所有EMC的标准、规范都是涉及这两方面(EMI限值/EMS试验等级) 。,S IEC61000-3限
3、值,包括发射限值,抗扰度限值。,7,1 引言(9/14),基本概念,电磁干扰三要素,辐射耦合,干扰耦合途径,电磁干扰源,敏感设备,传导耦合,8,1 引言(12/14)背 景,电力电子装置以其高效率的电能转换而著称,正日益广泛地用于工业与民用的电力变换和传动控制。,据估计,大约有50%60%的电能要流经某种电力电子设备后才能为人类所利用,最终这个比例可能上升到100%。,世界用电量平均每年上升7%14%。,按此速度计算,25年后空间电磁能量密度最高将达到26倍; 50年后达到700倍。,本世纪电磁环境恶化已成定局。,这种电磁污染不仅限于设备,还关系到人类本身。,9,1 引言(13/14)背 景,
4、 电力电子装置的高频化和大容量化不仅导致器件所承受的电应力的增加和开关损耗的增加,而且产生难以抑制的宽带电磁干扰,对电网和环境造成严重污染,甚至威胁到装置本身乃至与之相关的其他电子设备的正常工作 各种国际和国内电磁兼容规范的强制执行,未能达标的产品将无法进入市场。电力电子装置也不例外。,10,主要内容,1 引言,2 电力电子系统的干扰特点,11,2 电力电子系统的干扰特点 (1/5), 电力电子装置中的半导体器件工作在开关状,态,在换流过程中将产生前后沿很陡的脉冲:,di/dt可达1A/nsdv/dt可达310V/ns,di,u = M (L),dt,引发严重的电磁干扰。,du,i = C,d
5、t,12,2 电力电子系统的干扰特点 (3/5), 共模干扰与差模干扰(实例),反激(Flyback)型,13,2 电力电子系统的干扰特点 (4/5), 电力电子系统干扰的主要特点S装置功率大,主电路大功率开关过程中产生高的 di/dt 和dv/dt ,产生强大的(传导型)EMI。S频率高高频大功率装置会产生强的电磁场(近场)辐射,严重影响周围的电磁环境和电网。S体积小,控制复杂,性能高,功能全,装置内部的控制电路还要承受其主电路及工业应用现场电磁噪声的干扰。,14,2 电力电子系统的干扰特点(5/5), 与通讯系统干扰的主要区别S频率范围,S功率等级,电压,电流S干扰严重,S主要是传导/近场
6、问题S也有辐射问题,15,主要内容,1 引言,2 电力电子系统的干扰特点,3 电力电子系统的干扰分类,16,3 电力电子系统的干扰分类(1/9), 电力电子系统干扰(骚扰)分类,(interference vs disturbance)S低频骚扰,非线性负载引起,与波形有关(选择性取电)与电能质量密切相关S高频骚扰,由开关动作产生,机械开关(衰减振荡,频率范围为10kHz1GHz)电力电子开关,17,3 电力电子系统的干扰分类(2/9), 电力电子系统的低频骚扰(1)S谐波电流(非线性负载)S谐波电压(系统阻抗),单相桥式二极管整流(电容滤波),三相桥式二极管整流(带电感),18,3 电力电子
7、系统的干扰分类(3/9), 电力电子系统的低频骚扰(2),谐波,间谐波频率波动电压暂升,电压缺口电压暂跌,电压闪变,电压中断,19,3 电力电子系统的干扰分类(4/9), 电力电子系统的高频骚扰(1),S由开关动作产生的。,S机械开关(如继电器和断路器)在接通时产生高的浪涌电流(容性效应),分断时产生火花(感性效应)并引起具有连续频谱的宽带发射。,S 发 射 是 一 种 衰 减 振 荡 , 频 率 范 围 为10kHz1GHz,以传导和辐射的形式传播。,20,3 电力电子系统的干扰分类(5/9), 电力电子系统的高频骚扰(2),S周期性工作的半导体开关,情况更为严重。S半导体开关在功率变换过程
8、中引起差模传导EMI,通过容性或感性耦合产生共模传导EMI。SEMI中的高频部分(10MHz)也通过辐射传播。,SEMC标准中所涉及的传导频率范围:150kHz30MHz,波长: 2000m10m主要是传导干扰问题!,21,主要内容,1 引言,2 电力电子系统的干扰特点3 电力电子系统的干扰分类,4 电力电子装置的干扰抑制技术,22,4 电力电子装置的干扰抑制技术(1/34),EMS,EMI,装置设备系统,负载,EMI+EMS,辐射耦合,干扰耦合途径传导耦合,电磁干扰源,敏感设备,23,4 电力电子装置的干扰抑制技术(2/34),干扰的影响, 低频与发热、安全有关,高频与干扰有关,#对电力设备
9、的影响(谐波效应),造成设备发热、损坏,危及设备安全减少设备寿命,或降低效率、出力电容器(放大谐波,谐波谐振过电压)电机(引起附加损耗,产生机械振动、噪声)#干扰计算机、仪表,无线电广播、通信造成设备的工作失误或性能恶化,异常话音干扰,干扰广播、电视、无线电通信,干扰电器、电子控制及通信装置(设备),24,4 电力电子装置的干扰抑制技术(3/34),干扰限制(限值),谐波电流(电压) IEC61000-3-2(1994):谐波电流发射限值(设备输入电流16A/每相)(40次), IECTR 61000-3-4 :额定电流16A的设备在低,压供电系统的谐波电流发射限值 GB/T14549-199
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