電力電子設(shè)備電磁干擾問題分析及防范措施

趙嘉恒 鄒良志 黃倩男 王宇婷 王冬奇

【摘 ?要】隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及社會經(jīng)濟的進步，近年來我國的工業(yè)化生產(chǎn)和電子設(shè)備應(yīng)用得到了廣泛的普及，而在電力電子設(shè)備的應(yīng)用過程中，常常存在著電磁波干擾的問題。電磁波的存在導(dǎo)致電力電子設(shè)備的信號傳輸以及正常使用都受到了極大的影響，倘若不對其進行有效的處理，很有可能造成企業(yè)以及個人的巨大損失。本文基于此，對電力電子設(shè)備應(yīng)用過程中產(chǎn)生的電磁干擾源形式做了介紹，分析了現(xiàn)階段電力電子設(shè)備在遭受電磁干擾使得處理辦法，以期為相關(guān)工作者提供指導(dǎo)和幫助。

【關(guān)鍵詞】電力電子設(shè)備;電磁干擾;問題分析;防范措施

對于電力電子設(shè)備來說，由于近些年在其上應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)越來越先進，為了確保其正常使用，電力電子設(shè)備對電磁兼容性的要求也逐漸提高。電磁兼容性，是指設(shè)備以及電子系統(tǒng)在處于電磁環(huán)境中時能夠符合規(guī)定進行運行的性能，同時在使用的過程中，它不會對相近的電磁設(shè)備產(chǎn)生印象正常使用的干擾。電能表是整個電能計量設(shè)備的核心，它的電磁兼容性能直接影響著整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時也直接影響著計費的準(zhǔn)確性。因此，對電力電子設(shè)備的電磁干擾問題進行分析具有極為重要的現(xiàn)實意義。

一、電磁干擾源的形式

電磁干擾源，是指發(fā)出電磁波干擾信號，影響電力電子設(shè)備電磁兼容性能的主要影響因素，同時也是相關(guān)設(shè)計人員進行電磁兼容性設(shè)計時需要進行重點設(shè)計的方面。電磁干擾源的種類較多，按照干擾源的發(fā)出部位，可以將其分為內(nèi)部干擾以及外部干擾兩種類型。

1.1內(nèi)部干擾

內(nèi)部干擾，通俗的說就是指產(chǎn)生的干擾源是從設(shè)備內(nèi)部發(fā)出的。當(dāng)前，常見的內(nèi)部干擾主要包括以下幾個方面：

第一，在借助地線來對電源以及傳輸導(dǎo)線進行耦合時，由于各個導(dǎo)線和電源之間的阻抗關(guān)系，使得信號在通過時產(chǎn)生了電磁干擾。第二，設(shè)備運行導(dǎo)線之間的相互干擾。第三，設(shè)備在運行過程中內(nèi)部的部分元件由于發(fā)熱導(dǎo)致元件的穩(wěn)定性降低，最終造成元件之間的穩(wěn)定性的降低。第四，設(shè)備在運行時大功率以及大電流元件會產(chǎn)生磁場以及電路，在電路中產(chǎn)生耦合作用，導(dǎo)致其他元件的正常運行受到影響。

1.2外部干擾

外部干擾，顧名思義，就是設(shè)備在使用過程中外界的影響因素造成的電磁信號干擾。具體來說，常見的外部干擾包括以下幾個方面：

第一，設(shè)備外連的高電壓或電源出現(xiàn)絕緣漏電，使得線路以及設(shè)備的正常運行受到了影響。第二，設(shè)備外部的大功率設(shè)備在運行時產(chǎn)生了更大程度的磁場，這些磁場和設(shè)備本身運行產(chǎn)恒的磁場之間產(chǎn)生了耦合作用，導(dǎo)致電子線路、電子設(shè)備以及系統(tǒng)的正常運行受到了影響。第三，在運行過程中，外部環(huán)境內(nèi)的電磁波造成的電子線路正常運行受影響。第四，在設(shè)備運行時，其所處的環(huán)境溫度穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致電子線路、設(shè)備以及系統(tǒng)之間的元件參數(shù)發(fā)生改變時，整個設(shè)備的性能也會受到影響。

二、電子設(shè)備電磁干擾及處理辦法

2.1電磁場干擾

對于電力電子設(shè)備來說，其測控設(shè)備的工作環(huán)境是電網(wǎng)二次回路。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，設(shè)備所處的一次回路和二次回路之間存在電磁的聯(lián)系，因此當(dāng)設(shè)備進行開關(guān)操作時，電弧也會發(fā)生熄滅和燃?xì)?，這會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生高頻震蕩。線路上產(chǎn)生電壓震蕩后，將會產(chǎn)生耦合作用傳輸至二次設(shè)備上。同時，當(dāng)整個設(shè)備的震蕩頻率達到閾值后，還會自動化發(fā)生電磁波，產(chǎn)生并傳遞干擾信號。這些傳輸?shù)母蓴_信號具有重復(fù)程度高、傳輸時間短的問題。

為了有效解決電力電子設(shè)備產(chǎn)生電磁波的干擾問題，在進行電子設(shè)備的設(shè)計時，需要采用恰當(dāng)?shù)牟季€方式，在進行線路的布局時需要采用良好的屏蔽措施，有效地削減風(fēng)電路，并增加濾波。在設(shè)備運行過程中，產(chǎn)生的內(nèi)外部磁場都會出現(xiàn)一級以及二級耦合作用，針對這種耦合造成的電磁干擾，可以在其上配置相應(yīng)的互感器來進行耦合力的抑制。而對設(shè)備進行電力能源的提供時，可以選擇UPS充電，實現(xiàn)電磁波干擾信號的隔離。

2.2靜電干擾的產(chǎn)生

靜電干擾，顧名思義，就是兩個帶了電荷的物體無法將電荷技術(shù)的排除，當(dāng)電子設(shè)備帶有靜電時，將會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，導(dǎo)致電子設(shè)備的正常使用受到影響和干擾。

當(dāng)電子設(shè)備出現(xiàn)靜電干擾時，通常采用的是金屬屏蔽的方法來避免靜電干擾。具體來說，通過借助設(shè)備的外殼來將內(nèi)部的電路進行全方位的包圍，由于金屬是一種等電位體，因此一般情況下設(shè)備內(nèi)部不具備靜電場，不容易受到外部靜電場的干擾。而這個絕緣設(shè)備，既可以由金屬材料構(gòu)成，也可以是金屬網(wǎng)所構(gòu)成的導(dǎo)電層。在實際進行使用時，電子設(shè)備的內(nèi)部都安置有分布電容以及漏電電阻，在這種情況，靜電的回流放電會形成干擾通路，從而導(dǎo)致內(nèi)部電路的有效性受到影響。因此，相關(guān)工作人員通常選擇在設(shè)備的外殼上聯(lián)用接地線，在這種情況下，電子設(shè)備向內(nèi)流的經(jīng)典流將會被排除釋放。

三、防范電子設(shè)備干擾產(chǎn)生的措施

3.1屏蔽法

屏蔽法，是當(dāng)前電力電子設(shè)備進行電子干擾防護的主要方法。屏蔽法主要包括靜電屏蔽法以及電磁屏蔽法。通過屏蔽技術(shù)的應(yīng)用，還能夠有效抑制干擾的輻射。

3.2濾波法

濾波器的應(yīng)用能夠有效降低電磁信號的干擾強度。電磁干擾的組成成分一般不一致，需要對這些組成不一致的噪音進行切除，而濾波器的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對不同頻率下電磁波的有效抑制，有效避免電力電子設(shè)備運行造成其他設(shè)備的損害。

3.3平衡電路法

平衡電路法是指采用平衡電路對系統(tǒng)中的所有導(dǎo)線進行接地，確保所有電路導(dǎo)線的阻抗處于同一水平。在這種情況下，各個導(dǎo)線上的干擾信號是相同的，這種共態(tài)的干擾信號能夠在運行荷載上相互抵消，確保設(shè)備使用的有效性。

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（作者單位：哈爾濱理工大學(xué)榮成校區(qū)）