电磁辐射传播途径精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇电磁辐射传播途径，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：电磁辐射；污染；辐射源；传播途径

近些年来，由于无线电广播、无线移动通信以及电视、雷达、遥感等事业的普及与发展，不仅射频设备大幅增加，[1]其功率也呈现逐级增大的趋势，造成人类生存的大气中电磁辐射大幅增加，很多场所已达到能危害人类健康的边限。电磁辐射也成为继大气污染、水污染和噪音污染后的第四污染[2]。而且由于电磁辐射无形、无色、无味，且可以穿透物质，因此电磁污染的危害更应该引起人们的警惕。

1 电磁辐射源的种类

电磁污染源可以分为天然和人为两类电磁污染源。前者是由自然现象引起的，历史由来已久，比如雷电、太阳黑子活动的磁爆、黑体放、银河系恒星爆发等都能产生电磁辐射。

当今世界的电磁污染主要来源于人为电磁辐射污染。人为电磁污染源一般可分为三类，（一）脉冲放电：切断电路的大电流时产生的火花放电，类似于天然电磁污染中的雷[4]电，比如辉光、弧光放电 以及火花放电等。（二）工频场源：无辐射电磁波，但在附近有较强的电磁场，以大功频输电线路产生的电磁污染为主，比如变压器、发电机、交流高电压输电线等。（三）射频场源：射频电磁波是非电离辐射，其辐射总功率正比于电磁波频率的平方，频率越高辐射电磁波的能量越大。

2 电磁辐射污染的传播途径

一般电磁辐射污染的传播途径可以归结为三类。

（1）导线传播，根据集总电路理论，电路中的能量实际上是以电磁波的形式在电路附近的空中传播的，所谓电磁能通过导线进行传播只是一种近似的说法。

（2）空间辐射，电气与电子设备的工作过程类似于一个发射天线，向空间辐射电磁能。这种辐射也分两种，其中电磁能传播以电磁感应方式为主作用于附近的人体，称为近[2]区场，比如微波炉、电磁炉、射频电热器、氦弧焊机、计算机、转换开关以及各种医疗理疗、检测器械等。另一种是以空间放射方式施加于人体，称为远区场，比如无线对讲机、电台和电视台的发射机、雷达、卫星通信装置等。

3 电磁辐射的危害根据中华人民共和国电磁辐射防护规定（GB8702-88）[1，3]8h，电磁辐射防护限值的基本限值为：职业照射在每天工作期间内，任意连续 6min 按全身平均的比吸收率（SAR）应小于 0.1W/kg。公众照射在一天 24h 内，任意连续 6min 按全身平均的比吸收率（SAR）应小于0.02w/kg。根据中华人民共和国标准 GB16203-1996《作业场所工频电场卫生标准》规定“作业场所工频电场强度 8h 最高容许量为5kV/m”；根据电力行业标准 DL/T799.7-2002 规定“0.1mT 作为作业场所工频磁场的最高容许量”。对高频射频波和甚高频电磁波等还有专门的卫生标准限值。[4]鉴于此，电磁辐射污染的防护 要注重这些方面：辐射场强、频率、辐射作用时间与作用周期、与辐射源的间距、作业现场环境温度和湿度、受体性别与年龄以及适应与积累作用等。

4 了解我们身边的电磁辐射污染

1）X 射线，X 射线虽然穿透能力强，但如果控制 X 射线量在较小的容许范围内，则影响不大。2）微波炉，所有的微波炉都使用2.45GHz 的微波，其正前方65cm 的地方，可测出 10mGS 的电磁波辐射，距离 2m 开外，测到 1mGS。3）电磁炉，其灶面以上十公分处电磁波强度约840mGS，距离100 公分处电磁波的强度仍有 4.5mGS，远高于安全标准。4）电热毯，其电磁辐射强度一般大于100mG。4）电吹风，1200W 电吹风 15cm 开外电磁辐射值 50mG。5）电动剃须刀，其中交流式剃须刀在电源启动时，在距离剃须刀刃 3cm 处，最大电磁辐射值15000mG。5）电脑，电脑显示器和主机是电脑辐射最大的两个部件。经常使用电脑的建议每工作一小时休息十五分钟，每周工作不超过 32 小时。6）手机，电磁波发生源开始一个波长之内被称作“边近界”，当手机贴在耳朵上时，头部正好处在“边近界”区域，且手机信号刚接通时，输出功率最大，辐射也最大，建议距离人体2.5cm 处[5]。7）电视机，保持与电视机的距离为视屏尺寸乘以 6。

参考文献：

[1]姜槐，许正平.电磁辐射与人体健康[J].中华劳动卫生职业病杂志，2002，Vol.20（4）：241-242.

[2]郑燕平，许萍，祝军，吕玉新.浅谈电磁辐 射对人体的危害与防护[J].中国环境管理干部学院学报，2007，Vol.17（2）：87-89.

[3]赵玉峰.现代环境中的电磁污染[M].北京：电子工业出版社，2003年11月.

[4]王生浩，文峰， 郝万军，曹阳.电磁污染及电磁辐射防护材料--环境科学与技术，2006，Vol.29（12）：96-98.

篇2

【关键词】电磁兼容；电磁干扰源；地线干扰；pcb

1.引言

众所周知，研究电磁兼容主要研究三个方面，电磁干扰源，扰对象，传播途径等等[1]。pcb作为元器件的载体，他的性能将直接影响设备的好坏。只有这三要素同时满足时，电磁干扰才能发生。所以要解决电磁干扰问题时，必须对症下药，消除其中某个因素，就可以达到抑制电磁干扰的效果。

2.印制电路板的电磁环境分析

电磁辐射由空间中的电能量和磁能量两部分组成，如正在发射讯号的射频天线所发出的移动电荷，便会产生电磁能量。从电磁频谱来看，电磁辐射包括低频电磁辐射和高频电磁辐射。两者之间还有无线紫外光、红外线、电波、可见光和微波等。电磁辐射干扰对于电路板正常工作是不可估量的。

3.3 接地在电路板中设计的应用

（1）尽量减小地线阻抗。减小地线阻抗的一个有效办法是将多根导线并联。例如当两根导线并联时，其总电感L为：式中：，分别为两根导线的自感；为两根导线间的互感。

（2）正确选择单点、多点或混合接地。当信号工作频率小于1MHz时，可以采用单点接地。并联单点接主要应用在低频电路中，但是导线过多。串联单点接地主要用在对同类电路或相互干扰较少的电路。多点接地主要适用于高频电路多点接地。混合接地结合了单点接地和多点接地的特性，将设备低频部分就近单点接地，高频部分采用多点接地。

为此，可以针对不同的信号频率及干扰性质，根据系统的结构和功能，采用相应的接地方式，将接地、屏蔽及滤波等措施结合使用。

利用Ansoft Designer对其进行分析，对其E场分布图和近场H 场分布图进行分析可知：发现其存在比较严重的电磁干扰，主要是由于元器件的不合理布局造成的。

因此我们需要从新考虑布局。所以在设备研制初始阶段就开展预测分析和设计，并全面规划实施。把电磁兼容性设计和可靠性设计与产品的基本功能结构设计同时进行，并行开展，在具体的工作中结合实际进行合理的应用。

参考文献

[1]张艳丽，安琪，王砚方.PCB板时钟电路的电磁兼容设计[J].计算机仿真，2004（9）.

[2]侯传教，杨智敏，王凯.印制线路EMC设计[J].电子工艺技术，2005（1）.

篇3

【关键词】变频器；干扰；抑制

随着科技的发展，变频器以节电、节能、可靠、高效的特性应用于工业控制的各个领域中，同时因其良好的调速、节能性能在钻井设备中也得到了广泛使用。但随之所带来的系统电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计技术已变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，造成设备和生产事故。

1 变频调速系统的干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰，是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式并高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是电磁干扰源。

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。

（1）电磁辐射

变频器若非处在一个全封闭的金属外壳内，它即可通过空间向外辐射电磁波，其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出电压和电流的功率谱是离散的，且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换所引起的辐射干扰相当突出。当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射，辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射，同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路，与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径，当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施如下：a）隔离：指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。b）滤波：为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。c）屏蔽：屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法，通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能为20m以内，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。d）接地：实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。e）正确安装：变频器对安装环境要求较高，一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求：确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线连接到公共地线上；安装布线时将电源线和控制电缆分开，如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线；使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

2 变频器控制系统设计与应用中注意的问题

（1）在设备排列布置时，应注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。

（5）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

3 结束语

通过以上对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器要求的不断提高，变频器的EMC问题一定会得到有效解决。

【参考文献】

篇4

关键词:矿用电力机车;电源;电磁干扰;抑制措施;

前言

由于锂离子蓄电池技术的成熟，能量密度和使用安全性的提高，在很多行业都得到广泛应用，随着铅酸电池在煤矿的停止使用，在矿业领域以锂离子蓄电池为动力的机车也成为矿用机车发展的唯一方向。随着2012年5月相关标准的颁布，部分产品在煤矿的实际应用中发现矿用电动车和车载设备都存在比较严重电磁干扰。而锂离子蓄电池本身在使用过程中存在爆炸、自燃等风险需要电池管理系统对锂离子蓄电池进行实时管控，因此提高矿用车载锂离子蓄电池电源和与之关联的动力装置的整体抗电磁干扰能力，对煤矿井下安全生产具有极为重要的意义［1－2］。本文针对在煤矿井下电磁环境复杂条件下，为矿用动力机车电动力系统可靠运行，采取相应的改进措施。

1矿用动力机车电动力系统组成

矿用机车动力系统主要包括:锂离子蓄电池组、集成发动机启动器、发动机、矿用电池管理系统(BMS)，直流开关电源(DC－DC)，如图1所示。电力机车用开关电源本身就是一个大的电磁干扰源，同时煤矿井下环境相对封闭，也充满了各种高压电气设备和变频器设备，各种辐射的叠加，造成了较为复杂的电磁环境。通过对矿用电力机车的一种———无轨胶轮车各部件单独工作状态的测试分析发现，开关电源和驱动电机为环境的主要干扰源，而电池管理系统主要负责整个系统的动力和对电池的安全管理，是最需要进行电磁保护的模块［3－4］。

2井下电磁干扰分析

2.1开关电源的干扰机理

矿用电力无轨胶轮车开关电源的主要干扰方式为:高频电流回路中容易产生极大的di/(dt)，形成浪涌电流，诱发磁场辐射源对空间形成磁场辐射;各级电压变化的节点，特别在车辆启停和突然加速阶段会产生极高的du/(dt)，整个电路中以传导的方式对电池管理系统造成干扰并对周围环境进行辐射干扰［5］。

2.2发动机控制器

发动机控制器采用的是脉冲宽度调制方式对矿用电力无轨胶轮车发动机进行控制，同开关电源启动一样会产生很大的高频脉冲信号，其具有很大的du/(dt)。当逻辑电路给驱动电机提供一个高电平的控制信号时，半导体材料开关的集电极和发射极电压近似为0，即当逻辑电路给驱动电压提供一个低电平的控制信号时，半导体材料开关的集电极和发射极电压近似为Ud，当发动机控制器不断动作，必然会伴随一个瞬时的上升和下降时间，集电极和发射极之间就会形成一个近似梯形的脉冲电压，如图2所示，梯形波电压幅值越大即集电极和发射极之间幅频特性的幅值越大，当控制器件产生较大的du/(dt)时，通过电缆中的寄生电容产生共模干扰电流，ic(t)=Cdudt该共模干扰产生电磁干扰在频率一般分布在几千赫兹到约三十兆赫兹之间。

2.3发动机

目前矿用电力无轨胶轮车的主要动力为ISG电机，该种电机的电流幅值和频率随着路况、车速以及输出功率频繁变化，其电机转速与三向电流频率之间的关系为:(1)P为ISG电机对数，通常电机对数为4;矿用电力无轨胶轮车启动阶段电机转速约为700～900r/min，在机车不同工况行驶阶段电机转速约为900～3500r/min，其中任一相电流A的表达式为:f(t)=f(t+kT)(2)傅里叶级数展开为:式中第一项为直流分量，第二项以后为基波分量和其他高次谐波。随着工况及车载电源的不同，矿用电动机车电源输入端的电流通常在60A～200A之间变化，频率范围在45～200Hz之间，同时根据式(3)谐波电流的幅值随谐波次数叠加而快速减小，因此6次以后的谐波对周围电磁辐射可基本忽略，所以矿用电动机车发动机及相应的动力电缆上产生的主要是低频电磁干扰［6］。

3电磁干扰解决方案

各种可能产生电磁场的设备对周围形成的干扰都需要具备三个要素:干扰源、干扰传播路径和易扰的敏感设备，这三个要素任何一个要素得到抑制，整个电磁兼容效果都会得到改善。由于煤矿井下生产特殊环境的限制，在相对狭小封闭的空间内有大量的高压电气和变频器设备并且在现有技术水平下不会有太大改变，所以只能接受外部干扰源的客观存在，而解决干扰的方式就是通过结构、材料、电气电路等的改进削弱干扰的传播途径和加强对敏感设备的保护，同时抑制自身内部的干扰源的产生。(1)优化传播途径中的干扰，首先改进屏蔽体结构，在装配面涂导电胶并编制金属丝线增加对干扰源的屏蔽能力;通过设计多个穿腔端子的方式使普通信号和相对高频信号通过不同的穿腔端子实现各隔爆腔之间的通讯，并配置屏蔽电缆增加接地点，使信号间相互隔离，该种方法可以较好的解决矿用电动机车发动机所产生的低频干扰。(2)增强易扰敏感设备的抗干扰能力，在各个易扰敏感模块的电源端并入适量的电容，旁路开关电源和电机启动带来的高频干扰，必要时加入电源滤波模块隔离输出的干扰信号。

4结论

经过对已取得煤矿安标的矿用电力无轨胶轮车整体电控系统电磁兼容性重新设计，矿用电力无轨胶轮车电控系统的工作稳定性，电源管理系统的抗干扰能力和发动机等动力模块的干扰抑制能力得到有效的提高。针对在矿用井下环境矿用电力无轨胶轮车的试验和数据分析，为丰富提高矿用电力机车的电磁兼容性优化设计，进一步完善行业检验方法的起草、检验有效性阀值的选取提供理论依据、行业标准的制定提供理论依据。

参考文献

［1］李博．矿用车载型锂离子电源管理系统设计［J］．金属矿山，2012.455(5):134－138．

［2］李博．煤矿井下备用电源网络化电池管理系统研究［J］．自动化与仪器仪表，2012(6):42－45．

［3］石晶，李运杰，程浩．动力电池组均衡充电的研究［J］．辽宁工业大学学报(自然版)，2013(4):96－99．

［4］陈特放，刘骞等．电力机车用110V大功率高频开关电源电磁兼容性［J］．中国铁道科学，2005.26(3):100－105．

［5］李和明，张丽霞，颜湘武，等．动力蓄电池组测试系统中双向直流滤波器设计［J］．中国电机工程学报，2009，29(9):1－7．

篇5

当车轮通过钢轨接头、道岔、车轮踏面擦伤和剥离在钢轨上运行时由于冲击而产生的噪声。三是摩擦噪声(或尖啸声)，车辆通过小半径曲线和道岔时产生的频率较高的刺耳的“吱吱”声。在曲线区段，尽管车轮踏面有一定锥度，车辆仍然不能以纯滚动运行，要产生局部的横向蠕动，即所谓“卡滞—滑动效应”，结合车轮和轨道的振动响应，从而形成一种高音调强烈刺耳的尖啸声。了解噪声源(即噪声的发源地)、途径(即噪声是如何进行传送的)、接受点(即听见噪声的人所处的位置)就可以有针对性地寻求降低噪声的措施和途径，对现存噪声进行防护，最大限度地减少对人体造成的损害。2)噪声源强苏州轨道交通一号线营运期间，列车通过时产生的噪声和路边噪声叠加，对沿线环境将产生较大影响;地下线路隧道出入口的噪声以及风亭噪声将影响局部声环境;其它还有车辆段和变电所噪声等。各类噪声源强见表1和表2。另外，各种施工机械、运输车辆等将形成较强的噪声源，声级可达76～90dB(A)，在居民住宅集中区、学校等噪声敏感区施工时，都会产生噪声污染。

1)振动的产生与传播机理轨道交通振动主要是由车轮与钢轨的相互作用而产生，行驶中的列车。通过轮轨接触点引起钢轨周期性的上下振动，再从道床传入地面，这是轨道的一种基本振动;当车轮经过钢轨接缝处或钢轨表面出现磨损时，车轮撞击这些不连续部位就会在垂直速度上产生瞬时变化，这一变化可导致轮轨接触点激发出巨大的力，从而激励车辆和钢轨振动，这是一种冲击振动。轨道交通列车在地下行驶时，将会引起隧道振动，这种振动能通过地下土壤传送到轨道交通附近的建筑物内，将再次引起结构物的振动(如图1所示)。这种振动干扰不仅对地铁沿线民宅、学校和医院产生不良影响，而且可能对沿线基础较差的建筑物造成损害。振动波在土介质中的传递过程，其作用机理及传播特性与地震基本相同。这些振动波遇到自由界面时，在一定条件下重新组合，形成一种弹性表面波，随着离振源距离的不同，它们之间的能量也在改变。地面段的地表振动是列车行驶时轮轨相互撞击产生振动图1地铁振动产生与传播示意的直接结果。轮轨撞击以振动的方式传向道床，再经道床传向大地。列车行驶在高架桥上，轮轨撞击造成的振动向轨枕、道床及各种构件传递振动能量，从而激发跨梁和墩台也发生振动，并通过桥墩引起地表振动向外传播。2)振动源强隧道振动的强弱主要取决于隧道的结构与重量、行车速度、轮轨表面磨损程度及隧道周围的地层状况。据调查，隧道加重一倍，其振动可减小5dB;车轮表面磨损严重时，能使隧道振动增加10dB，并使高频振动成分增加。经测试，隧道底面的最大振动级发生在250Hz附近，由于隧道周围地层对高频振动的吸收，所测得的地表振动频率以63.5Hz为最高。苏州地铁轨下振动源强类比国内已建成地铁振动源强给出(见表3)。地下线在车速为45km/h，距线路1m处Z振级为85dB;地面线在碎石道床条件下，车速为45m/h，距线路1m处Z振级为100dB。

苏州轨道交通一号线电磁辐射发生源分为固定污染源、流动污染源和通信系统电磁辐射污染源。1)固定污染源固定污染源主要是苏州乐园站和星明街站附近的两座主变电站(110kV/35kV)。2)流动污染源列车受电弓在接触网的导线上滑动时，由于接触电阻的变化产生电平相对稳定的频带很宽的无线电干扰电波;由分离开的一系列脉冲产生连续噪声，该脉冲系列的出现是随机的，其周期也有长有短，这类噪声是在一般正常运行速度下产生的，此类成份随速度的提高而增加;因振动或接触导线有不光滑的地方，滑板和接触导线之间经常出现部分接触不良并形成火花放电，产生孤立的脉冲干扰电波。滑板与接触导线间的射频干扰电流沿接触网传播并向空间辐射，其电磁辐射的影响将随列车的运动、其地点变换和时间而变化。3)通信系统电磁辐射污染源苏州轨道交通一号线无线通信系统对周围环境的电磁辐射污染影响主要是450～460MHz或806～821MHz频段、150/280MHz频段和900MHz/1800MHz频段的电磁波辐射。2.4景观环境苏州市是著名的历史文化名城和国家重点旅游城市，其建筑物具有鲜明的江南水乡特色。苏州古城坐落在水网之中，街道依河而建，水陆并行，建筑临水而造，前巷后河，小巧秀美，形成“小桥、流水、人家”的独特风貌。如何将散布于城市中的车站和风亭等建筑物，尤其是建于公园等旅游点和风景点附近的建筑物和周围景观和谐地统一起来，也是本工程的主要环境问题之一。地铁风亭、声屏障等建筑物如设计不当，将造成景观障碍，从另一个角度看，若这些建筑物的设计能反映苏州江南水乡的风俗民情特点，将建筑物融入所处环境中，亦能形成新的城市景观小品，起到美化城市的效果。

主要环境问题防控对策

1噪声污染防治措施

降低噪声、减小振动主要是通过衰减振源、避免结构共振、隔离传播途径、吸声等方法进行，应根据不同的防治目标确定最佳的防治措施。3.1.1声源治理措施对于轨道交通系统来说线路防振降噪和机车防振降噪两个方面是有一定限度的，从振源及声源进行控制是根本途径。为此，苏州轨道交通一号线从规划设计上着手，采取了下列控制声源的措施。全线正线、出入段线、试车线铺设无缝线路，可有效降低列车运行噪声源强。在风亭风机的风道中设置片式消声器，平均降噪量按20～25dB设计，风亭口排放噪声按《城市区域环境噪声标准》控制;选用低噪声冷却塔，风口朝向背离敏感建筑。合理布置车辆段的高噪声设备和车间的位置，并采取必要的消声减振措施。3.1.2设置声屏障城市轨道交通噪声传播的主要媒介是空气。控制噪声传播途径的基本原理是在噪声传播过程中，在声源和接受点之间设置声屏障，可明显干涉声波传播，避免声直达，使受声点只接受透射声和绕射声，并可利用屏障本身所具有的吸音性能在传播途径中消耗声能量，以降低接受点的声能强度。根据环评报告所确定的噪声敏感区，苏州轨道交通一号线声屏障设计范围为灵天路至车辆段两侧以及试车线西侧的居民楼。结合沿线的敏感建筑物高度、距离线路的位置、列车声源的位置及噪声标准要求，采用直立式全封闭声屏障。其中5.5m高的声屏障，从下部往上3.0～4.0m部分设置为透明部分，其余为吸声板，顶部为透明耐力板(抗紫外线聚碳酸酯板)。声屏障吸声部分采用波浪型吸声板，颜色和周围环境相协调，使轨道交通噪声声源通过声屏障两侧端辐射或绕射至受声点的声级值比通过声屏障顶端绕射后到达受声点的声级值低10dB(A)以上。根据有关部门测量结果，苏州一号线投入运行后，敏感地段噪声都没有超标。

2振动污染防治措施

2.1振动源减缓措施苏州轨道交通一号线设计针对轨道的振动源、振动路径采取了减振及隔振处理，使列车在运行中引起的振动得到有效的衰减，满足环保要求，体现了地铁“以人为本”的设计理念。①钢轨接头是产生轮轨冲击的主要因素之一，全线正线、出入段线、试车线采用重型钢轨无缝线路和双层橡胶垫板的弹性分开式扣件，以减少轮轨间的冲击，起到减振、减噪的作用，可以达到一定减振效果。②为减小梁轨作用力，在梁端，扣件的轨下垫板采用复合胶板;在梁中部，扣件的轨下垫板采用普通橡胶垫板。③根据环保要求，采取分级减振措施。一般减振地段(减振要求＜5dB)采用弹性减振扣件，较高减振地段(减振要求＜10dB)采用轨道减振器扣件减振。④控制轨道不平顺是降低轮轨之间振动与噪声的有效措施，加强轨道不平顺管理，制定严格的养护维修计划，定期对钢轨顶面不平度进行打磨、车轮镟圆，使轨面平顺，轮轨接触良好，以减少振动和噪声。测试结果表明:钢轨打磨后，在振动频率为8～100Hz范围内，振动水平下降4～8dB，站台上的振动水平下降5～15dB。2.2轨道减振措施苏州轨道交通一号线为了轨道减振，采取了下列措施:①轨道专业的减振措施以敏感点所在功能区标准为依据;②本工程预测振动超标值不大，对环评预测的控保建筑，采用轨道减振器扣件可降低振动10dB左右;③对所在功能区，按1类标准预计白天振动超标的地区采用轨道减振器扣件降低振动、固体声的影响;④两线交叉地段的减振问题是各城市轨道交通网络化建设之后带来的新问题，为避免两线间的相互振动空腔放大作用，减小两线间的振动相互干扰，减少两结构之间的动荷载传递，应采取轨道减振器扣件减振。2.3全线减振措施①道岔采用可焊接的9号曲线型尖轨道岔，消除接头;②对钢轨顶面不平度进行打磨，使轨面平顺，轮轨接触良好，以减少振动和噪音;③小半径曲线钢轨侧面涂油，不仅可减少钢轨侧面磨耗，也可减少由摩擦和不均匀磨耗引起的轮轨振动与噪声;④轨道施工时，严格控制施工技术标准，对轨道进行经常性的养护维修，保持其良好状态，保证列车运行平稳。苏州轨道交通一号线设计采用轨道减振器扣件减振，可以使轨道交通沿线基本达到1类居民、文教区标准。采用轨道减振器扣件减振的轨道长度为单线13742m。对沿线有较高减振和特殊减振地段，分别采用了轨道减振器扣件和钢弹簧浮置板道床减振。

3电磁辐射污染防治措施

①主变电站110kV高压进线采用地下电缆，考虑土壤及电缆自身绝缘的屏蔽作用，可有效防止高压输电线的电磁辐射影响;②变电站采用户内型，变电设备置于室内，房屋建筑可以屏蔽一部分电磁辐射，避免阴雨天的高压放电;③高架线路接触网接头尽量避免设置在居民住宅附近，以降低受电弓离线打火对居民电视收视效果的影响。

4绿化及景观优化设计

篇6

【关键词】变电所；电磁防护；干扰；措施；安全

Abstract： This paper introduces the power distribution by changing the source of electromagnetic interference and electromagnetic interference harm， on the electromagnetic interference of the modeling， analysis by suppressing the interference source， cut off the route of transmission， improving the equipment itself ant jamming ability， lightning protection technology measures to eliminate electromagnetic interference， to ensure unmanned electric power （with electricity ） the reliable operation of the.

Key words： Substation；Electromagnetic protection；Interference；Measures，Safe

引言

现今电力方面自动化技术水平发张迅速，变电所运行的技术也随之得到了较大的提升，也为实现变电所无人运行打下了基础。为了确保变电站能够安全的运行，这就要求变电所内的微机以及监控系统不能受到任何干扰，且长时间的不出现故障。为了使变电所能够安全稳妥的运行，必须有效地利用科学手段解决变电所电磁防护的难题。

1.电磁干扰的来源

雷击放电时，太阳黑子的爆发，日辉和地磁暴等被称为自然现象的电磁干扰源。一个连续的干扰源，脉冲干扰源和间接来源的干扰等被称为人造的电磁干扰源。

机车牵引的干扰源以及接触网等引起的电磁干扰是变电所主要来源，以及在电气设备的高电压和低电压的交流与直流电路的电气设备的运行，在闪电雷击过电压造成的感应过电压电气设备周围的静电场、电磁辐射和输电线路或设备故障时产生瞬变都会引起电磁干扰。

2.电磁干扰的危害

电磁干扰会加大导致数字系统的误码率，也会使消息的可靠性能大大较低，从而导致信息的言重缺失记忆错误的发生。电磁干扰自动控制系统，会导致出现失控事故、误控或误动作，缩减了控制系统的可靠性能及有效性，并危及安全。在控制系统中除了敏感的电子设备、装置及对电磁干扰敏感的器件和电路之外，机敏的电机及电器都会对电磁产生干扰，从而成为电子干扰接受器。

3.电磁干扰的建模

创建一个原因（例如干扰源）和影响（例如，作为该装置的电路响应的一部分）的关系。有很多方法能够实现电磁兼容性建模的，其中的问题的类型及性质取决于建模的方法，并决定了系统的复杂性、金准度的要求以及有关精准理论的近似程度。

4.电磁干扰的防范措施

电磁干扰务必应同时拥有三个基本条件：存在的电磁干扰能量；存在某个遭受电磁干扰的设备，当电磁干扰超出容许干扰设备性能的界限，扰的设备性能会产生混乱事故；导致电磁能能源传递与干扰及扰间的耦合通道。因此，务必应同时拥有三个基本的要素才能产生电磁干扰。倘若缩减掉任意一个，都不会产生电磁干扰。

4.1、抑制干扰源。抑制干扰源指的就是尽力减少干扰源的du/dt，di/dt。通过感染源两端并联电容来实现减少干扰源的du/dt的目的，减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。

4.2、切断传播途径。通过传导干扰和辐射干扰路径来实现干扰源对变电所自动化系统的干扰。能够切断干扰传播途径的方法有以下几种：隔离、屏蔽、滤波、接地。

1）隔离，为防止干扰的危害与保护装置的隔离策略主要包括以下几点：①交流电压、电流、功率等交流信号经变送器转换为直流量送入微机；②交流量均经小型中间电压互感器和电流互感器隔离，使交流“地”与直流“地”隔离；③所有开关量的输入和输出触点和数字量输出等，都应采用光电隔离。

2）屏蔽，利用金属板或者金属网将干扰源、载扰线路及设备线路等容易受到干扰的线路围拢起来，可以减少辐射干扰的传递。机壳以铁质材料为主，以达到屏蔽电场及磁场的作用，当遇到电场非常强的时候，也可以在铁壳内壁加装铜网。铜丝编织的屏蔽网或金属管较多的用于线路的屏蔽，以及良好的接地。

3）滤波，过滤掉电磁波中干扰的部分被称为滤波。由于开关电源内部元件布局更紧密，电源和输出线的间距较短，而接地线却较长，因此对外界干扰的防御能力较差，特别是在高频率时。电源滤波器必须安装在电源的入口处，以便有效地预防电源干扰，滤波器的接地点应选在尽量考接地面的位置且与地面距离最短，只有经过滤波器的电源线才能进入设备的内部。

4）接地，让地面与电路设备及系统与低阻抗的导体连接起来，制造一个低阻抗路径的高频干扰电压，从而防止干扰的耦合和传播。将数字区域和模拟区域用地线进行隔离，与此同时，数字地和模拟地也要进行分离，以避免信号接地回路导致的电磁干扰，必定要选用一种接地的办法，A/D、D/A芯片布线以此为原则。

篇7

关键词：医疗设备;防电磁

辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种：1. 甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受，称为天线对天线耦合；2. 空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；3.两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线的感应耦合。在实际工程中，两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合同时存在，反复交叉耦合，共同产生干扰，才使电磁干扰变得难以控制。

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。

为实现在同一电磁环境中的医疗设备或系统在能够正常的工作，又能达到不妨碍正常的无线电通讯工作，又不干扰周围设备的正常工作，就须建立一种规则，既要对设备或系统的抗干扰能力作出规定，即设备的抗干扰度水平不能太低，将发射电平和抗干扰度电平限制在规定的发射限值和规定的抗扰度限值内，设备就达到了电磁兼容的目的。任何有源的医疗电子设备都会向外辐射电磁场，只不过辐射磁场强大小、频率不同，场强愈强对外干扰愈强。发射值与抗扰度限值的间隔愈大，则电磁兼容度就愈大，设备的电磁兼容性愈高。所以限制医疗设备的对外发射电平，提高其对电磁环境的抗扰度能力，两者兼顾，才能达到设备与环境的互相协调。

理论和实践的研究表明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：首先应该具有干扰源；其次有传播干扰能量的途径和通道；第三还必须有扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把扰对象统称为敏感设备（或敏感器）。因此干扰源、干扰传播途径（或传输通道）和敏感设备称为电磁干扰三要素。

提高敏感设备的抗扰度是实现电磁兼容的有效手段，医疗设备的抗扰度分为7类：（1）静电放电、{2）射频辐射、{3）快速舜变脉冲群、}4）浪涌、{5）射频场感应的传导、{6）工频磁场、（7）电压暂降短时中断和电压变化抗扰度，提高这7个方面的抗扰度是提高电磁兼容性的好办法解决电磁兼容问题只需从以上3个要求来着手，控制干扰源的电磁辐射，抑制电磁干扰的传播途径，增加敏感设备的抗干扰能力，3个要素中只要缺少一个要素，电磁干扰就无法实现。

作为一个医用设备的用户，我们更多的是考虑系统间的电磁兼容性的问题，系统间的兼容性技术也是通过屏蔽，接地和滤波等技术实现，只不过实施方法不同。

屏蔽技术：

屏蔽是指遮蔽、阻挡的意思。在不同的地方，有不同的意义。屏蔽还指隔离。屏蔽体对来自外部或内部的电磁波场有着吸收能量（涡流损耗），反射能量（电磁波在屏蔽体上的反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，抵消部分干扰电磁波）的作用，达到减弱干扰的功能。当电磁场频率较低时，吸收损耗较小，屏蔽作用以反射损耗为主，采用高导磁材料做屏蔽层，使磁力线限制在屏蔽体内，防止向外扩散。

屏蔽体较厚或相对磁导率较大，则屏蔽效能较强，但屏蔽体也不可能无限加厚，为了增强屏蔽效果，可采用双层屏蔽法。影响屏蔽效果的主要因素为缝隙通风空洞、电源线、信号线等，为达到良好的屏蔽效果，要求每条缝隙都应该是电磁密封的，实践上我们采用增加缝隙深度，减小缝隙长度，在缝隙中辊人导电衬垫或涂上导电涂料等都是十分有效的方法。通风洞孔也是屏蔽效果好坏的关键点，为提高通风孔洞的屏

一、接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。

电位的信号返回通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响，信号接地的主要目的是为了抑制电磁干扰，是以电磁兼容性为目标的接地方式，包括：（1）屏蔽接地为了防止电路由于寄生电容存在产生干扰、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离和屏蔽，这些屏蔽的金属必须接地。（2）滤波器接地，滤波器中一般包含信号线和电源线接地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路作用。（3）噪声干扰抑制，对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上许多点与地相连，从而为干扰信号提供"最低阻抗"通道。（4）电位参考地，电路之间信号要正确传输须有一个公共电位参考点，这个公共电位参考点就是地，所以互相连接的电路必须接地。信号接地方式有四类，它们是将所有电路按信号特性分类分别接地，形成四个独立接地系统，每个"地"子系统采用不同接地方式。

1、敏感信号和小信号地线系统，这些电路工作电平低，信号幅度弱，容易受干扰失效或降级，其地线应避免混杂于其他电路中。

2、不敏感信号和大信号地线系统，这些电路中工作电流大，地线系统电流也大，须与小信号电路的地线分开，否则将通过地线的r合作用对小信号电路造成干扰。

3、干扰源源设备的地系统，这类设备工作时产生火花或冲击电流等，往往对电子电路产生严重干扰，除要采用屏蔽隔离技术外，地线须与电子电路分开设置。

4、金属构件为防止发生人身触电事故，外界电磁场的干扰及摩擦产生静电等须将机壳接地。

篇8

关键词：变频器;干扰;抑制

1变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

1.1主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

1.2电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。

1.2.1电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

1.2.2传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

1.2.3感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

2抗电磁干扰的措施

2.1隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

2.2滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。

2.3屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

2.4接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值<100Ω，接地线长度在20m以内，并注意合理选择接地极的位置。当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器输入侧的谐波电流，改善功率因数，可在变频器输入端加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定，一般情况下采用为好。为改善变频器输出电流，减少电动机噪声，可在变频器输出端加装交流电抗器。以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等，还须在软件上采取抗干扰措施。

2.5正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。

3变频控制系统设计中应注意的其他问题

除了前面讨论的几点以外，在变频器控制系统设计与应用中还要注意以下几个方面的问题。

（1）在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中，由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置，应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开，比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，但切记不可频繁操作。由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，不要通过接触器实现启/停。否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。由于控制系统及变频器均需要24V直流电源，而生产厂家为了节省一个直流电源，往往用一个直流电源分两路分别对两个系统供电，有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰，所以在设计中或订货时要特别加以说明，要求用两个直流电源分别对两个系统供电。

（5）注意变频器对电网的干扰。变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波型严重畸变，可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低，大功率变频器应特别注意。解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数，同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加电抗器以减少对电网产生的影响，而进线电抗器可以由变频器供应商配套提供，但在订货时要加以说明。

（6）变频器柜内除本机专用的空气开关外，不宜安置其它操作性开关电器，以免开关噪声入侵变频器，造成误动作。

（7）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

（8）注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。

4结语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。

参考文献

［1］韩安荣.通用变频器及其应用（第2版）［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［2］吴忠智，吴加林.变频器应用手册［Z］.北京：机械工业出版社，1995.

［3］王定华等.电磁兼容性原理与设计［M］.四川：电子科技大学出版社，1995.

［4］电磁兼容性术语（GB/T43651995）［S］.北京：中国标准出版社，1996.

篇9

Biography： Huang Anchun (1963-)， male（Man），Dalian Liao Ning， Dalian Vocational & Technical College， Engineer， Master， mainly engaged in automatic control and detection.

随着电力电子及其控制技术的发展，变频器及其变频调速已经被广泛应用到工业控制的各个领域，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，变频器的广泛应用也带来了不能忽视的干扰问题。这种干扰表现在现场供电和其他用电设备对变频器的电磁干扰和变频器运行时产生的高次谐波对电网和周围设备的电磁干扰两个方面。如果变频器的电磁干扰问题解决不好，不仅变频器系统无法可靠运行，还会影响其周边其他电子、电气设备的正常工作。因此，变频器应用系统中的电磁干扰问题倍受理论界和工程应用界的广泛重视。下面结合自己的工作实践，主要讨论变频器应用过程的电磁干扰及其抑制方法。

1变频器的主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

2变频器电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：①对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；②对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。

（1）电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

3抗电磁干扰的措施

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1正确安装、合理布线

变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册对环境温度、通风、湿度、海拔高度都有明确规定。以下几个方面的安装工艺要求值得注意：

(1) 确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线(最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低)连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备(如plc或pid控制仪)要与其共地。

(2) 安装布线时将电源线和控制电缆分开，其它设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入、输出线，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。

(3) 使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

(4) 确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用r-c抑制器，也可采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。

(5) 所有的电源线和信号线都应尽量屏蔽，用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。

(6) 如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用rfi滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

3.2隔离

变频器输入侧的谐波电流常常从电流侧进入各种仪器，成为许多仪器的干扰源。针对此情况，应在受干扰仪器的电源侧采取有效的隔离。所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。如图1所示。

方法有电源隔离法和信号隔离法[4]，

图1电源隔离法

3.3滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。如图2所示

图2 滤波器接法

(1)输入滤波器

根据结构和作用不同，可分为线路滤波器和辐射滤波器。

线路滤波器主要由电感线圈构成，如图2中f11，通过增大线路在高频下的阻抗来削弱通过线路传播的频率较高的谐波电流。

辐射滤波器由高频电容器构成，如图2中f12所示，通过吸收的方法来削弱通过辐射传播的干扰信号。

(2) 输出滤波器

在变频器的输出侧和电动机之间串入由电感构成的输出滤波器，可以有效的削弱输出电流中的高次谐波电流引起的附加转矩，改善了电动机的运行特性，如图2中的f0所示。

必须注意，在变频器的输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通(或关断)瞬间，产生峰值很大的充电(或放电)电流，损坏逆变管。

3.4屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

3.5接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值

以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等，还须在软件上采取抗干扰措施。

4 结束语

篇10

关键词 高压输变电工程；工频电磁场；环境；保护对策

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-117-01

近年来，我国城市发展十分迅速，工矿企业与城乡居民生活用电量逐年攀增，为使该需求得到满足，国家在加大水电、火电、核电等基础电力设施建设的同时，也进一步增强了城乡电网的建设改造力度，大型的高压输变电工程随处可见。而高压输变电工程所带来的电磁污染问题也成为国内外媒体关注的焦点，高压输变电工程作为重要的建设项目，电磁辐射是其对环境的主要污染源。这一现实情况下，对高压输变电工程与电磁辐射环境保护进行探讨，来保证电磁辐射环境的安全性就显得十分必要，对于我国高压输变电工程的长足、稳定发展具有积极的现实意义。

1 电磁辐射含义概述

所谓电磁辐射，指的是发射体通过电磁波形式向空间环境进行能量发射的过程。而电磁环境则指的是存在于给定场所中的电磁现象总合。对电磁辐射环境进行类型的划分，可分为两种：一是在较大区域范围内的电磁场背景值，是各种设备与传播途径所形成的电磁辐射环境本底；二是在某一电磁辐射设施或设备局域范围内所形成的较强电磁辐射。

2 高压输变电工程的电磁辐射

麦克斯维尔电磁场理论是主要的理论依据：随时间变化的电流周围存在磁场的产生，随时间变化的磁场存在电场的产生，随时间变化的电场存在磁场的产生，而电场与磁场的彼此转化与空间传播，就使得电磁波得以形成。高压变电站附近与高压架空送电线路下必然存在着工频电场与磁场，其无线电干扰产生的主要原因包括两个方面：1）电晕放电：在高压线的表面，因为存在较大的电位梯度，致使电压线的周围空气形成放电的情形，也就是说，高压线周围出现电晕放电。其中，主要的放电形式是脉冲型电磁噪声，该噪声的频率为几千赫兹。一般情况下，低于15 kV/cm的电位梯度，其出现电晕放电的可能性非常小。在送电线运行良好的情形下，一些电气设备会受到电晕放电不同程度的干扰；2）绝缘子放电：是因高压变电站和高压架空送电线路的绝缘子串中过多损坏或绝缘子污秽，使得每个绝缘子上所分配的电位差过高等原因造成的。该放电频谱高达数百MHz，其强度有时比电晕放电要更强。但对于良好运行的送电线路，该形式的放电并非主要成分。

3 高压输变电工程电磁环境的影响

归结高压输变电工程电磁环境的影响，主要集中在生物效应、对电气设备的影响两个方面。

3.1 生物效应

多年来，国内外一些研究机构将电磁辐射生物效应进行了一些的试验与研究，其结论具体表现在热效应与非热效应两个方面。其中，热效应方面，主要指的是在变化的电磁场中，生物体水分子和蛋白质这些不均匀电介质，会随电场变化而发生不断的振动，分子相互摩擦而造成热量的产生。通常情况下，生物体对于该热量具有扩展与调节功能，但如该热量产生的速度超过生物体正常调节能力时，便会在生物体内积聚，造成蛋白质温度的升高。待温度过高时，便会将生物体蛋白质分子烧坏，形成坏死组织，甚至造成某些生理病症。而非热效应方面，指的是生物体在电磁场环境中不升温情况下所形成的生理病，如造成幻觉，恶梦，精神紊乱等问题的发生，电磁影响带来的非热效应目前没有公认的结论，国际上还在进行进一步的研究论证。

3.2 对电器设备的影响

电磁辐射的电气设备具有不同程度的干扰，在电磁辐射频率同扰设备频率没有多大相距时，就会存在很严重的干扰程度。典型的电磁无线电干扰可造成无线电接收设备发出噪声，如收信机信号变差，电视机声音图像不好等。

4 高压输变电工程电磁辐射环境的保护对策

4.1 严格落实相关法律、法规，保证环保程序的认真履行

将相关法规的严格执行贯穿于电网规划、设计、建设及运行的各个阶段，以保证对环保程序的认真履行。给予输变电工程环境监测与环境影响评价足够的重视，并在人员与资金方面给予有力支持，确保输变电工程环保工作得到有效落实，使电网建设与运行同现行各项环保标准相符合。

4.2 引入降低场强的技术

以输电线路跨越民房、航道、公路、农田等情况为依据，采用优化线路结构、拉开距离，来实现对高压输电线路下场强值的有效控制，且在进行同相序布置时，会增大地面附近场强。且在输变电线路工程建设中，应对经济条件和诸多技术进行综合的考虑，从而确保所选择设计方案的合理性、可行性。对于工频电场的屏蔽在难度上低于对工频磁场的屏蔽，常用金属板和金属网来进行交变电磁场和静电的屏蔽。无线电干扰减少的措施主要是对绝缘子、线路导线的合理设计等，从而确保在工作电压下不会有明显电晕放电的产生。在布局上，变电站应保持紧凑，建成户内型的高压变电站。

4.3 强化城市规划，对建筑结构与绿化进行合理的设计

在城市规划中，应对电磁环境保护目标加以明确，对输变电工程的选站或选线方案进行优化，确保区域控制的严格实行。同时，高大树木对于电磁辐射有着一定的吸收与减弱作用，依靠强化城市绿化来保护高压输变电工程电磁辐射环境，是一项行之有效的措施。并且，切实强化电磁污染管理工作，做到对电磁污染进行源头切断，这样的电磁污染防治更具有实际意义。

4.4 强化科普宣传

从实际来看，人们对电磁污染的意识比较薄弱，且在认识上存在一定的误差，现实中的诸多媒体就是潜在的或无形的杀手。也就是说，人们对雷达、通信、广播电视等电磁场认识存在一定的混淆。但是，电磁辐射的污染具有特殊性，尤其是电磁辐射的污染面广、专业性强等问题，强调专业化的科普宣传，对人们进行一定的宣传教育，在消除人们“恐惧”心里的同时，提高电磁辐射防治工作的有效性，使高压输变电工程更好地服务于我国经济发展。

5 结束语

高压输变电工程对环境有着一定的影响，借鉴上述对策，积极地落实，从而实现对电磁环境的有效保护，促进我国高压输变电工程的进一步建设，使其在我国今后的经济建设中发挥更为突出的作用。同时，落实并强化城市规划，对建筑结构和绿化进行合理的规划，这种绿色环保的防治措施，更具有现实意义。

参考文献

[1]朱林.高压输变电工程的电磁辐射及环境影响评价[J].电力环境保护，2012（5）.

[2]罗超.高压输变电工程中的环境问题及其管理和应对[J].环境科学与管理，2012（3）.

[3]任文春.高压输变电工程电磁场对环境的影响及防治[J].电力环境保护，2009（4）.

[4]卢芳亭.高压输变电工程的电磁环境安全问题研究[J].广东科技，2011（11）.

篇11

关键词:变频器干扰抑制

Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand

moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe

applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.

Keywords：InverterInterfaceRestrain

1引言

变频器调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能，在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展，变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，保证了调节精度，减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益，但随之也带来了一些干扰问题。现场的供电和用电设备会对变频器产生影响，变频器运行时产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。变频器产生的干扰主要有三种：对电子设备的干扰、对通信设备的干扰及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰；对通信设备和无线电等产生的干扰为放射干扰。如果变频器的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作。因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨，以促进其进一步的推广应用。下面主要讨论变频器的干扰及其抑制方法。

2变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

2.1主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

2.2电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：①对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；②对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。

（1）电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

3抗电磁干扰的措施

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

（1）隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

（2）滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。

（3）屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

（4）接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值<100Ω，接地线长度在20m以内，并注意合理选择接地极的位置。当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器输入侧的谐波电流，改善功率因数，可在变频器输入端加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定，一般情况下采用为好。为改善变频器输出电流，减少电动机噪声，可在变频器输出端加装交流电抗器。图1为一般变频调速传动系统抗干扰所采取措施。

以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等，还须在软件上采取抗干扰措施。

（5）正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求如下：

①确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线（最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低）连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备（如PLC或PID控制仪）要与其共地。

②安装布线时将电源线和控制电缆分开，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。

③使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

④确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用R-C抑制器，也可采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。

⑤用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。

⑥如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

4变频控制系统设计中应注意的其他问题

除了前面讨论的几点以外，在变频器控制系统设计与应用中还要注意以下几个方面的问题。

（1）在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中，由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置，应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开，比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，但切记不可频繁操作。由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，不要通过接触器实现启/停。否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。由于控制系统及变频器均需要24V直流电源，而生产厂家为了节省一个直流电源，往往用一个直流电源分两路分别对两个系统供电，有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰，所以在设计中或订货时要特别加以说明，要求用两个直流电源分别对两个系统供电。

（5）注意变频器对电网的干扰。变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波型严重畸变，可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低，大功率变频器应特别注意。解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数，同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加电抗器以减少对电网产生的影响，而进线电抗器可以由变频器供应商配套提供，但在订货时要加以说明。

（6）变频器柜内除本机专用的空气开关外，不宜安置其它操作性开关电器，以免开关噪声入侵变频器，造成误动作。

（7）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

（8）注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。

5结束语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。

参考文献

[1]韩安荣.通用变频器及其应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000

[2]吴忠智，吴加林，变频器应用手册[Z].北京：机械工业出版社，1995

[3]王定华等.电磁兼容性原理与设计[M].四川：电子科技大学出版社，1995

[4]电磁兼容性术语（GB/T43651995）[S].北京：中国标准出版社，1996

篇12

集.1主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

1.2电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：①对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；②对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。

（1）电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

2抗电磁干扰的措施

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

（1）隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

（2）滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。

（3）屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

（4）接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值<100Ω，接地线长度在20m以内，并注意合理选择接地极的位置。当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器输入侧的谐波电流，改善功率因数，可在变频器输入端加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定，一般情况下采用为好。为改善变频器输出电流，减少电动机噪声，可在变频器输出端加装交流电抗器。图1为一般变频调速传动系统抗干扰所采取措施。

以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等，还须在软件上采取抗干扰措施。

（5）正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求如下：

①确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线（最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低）连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备（如PLC或PID控制仪）要与其共地。

②安装布线时将电源线和控制电缆分开，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。

③使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

④确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用R-C抑制器，也可采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。

⑤用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。

⑥如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

3变频控制系统设计中应注意的其他问题

除了前面讨论的几点以外，在变频器控制系统设计与应用中还要注意以下几个方面的问题。

（1）在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中，由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置，应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开，比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，但切记不可频繁操作。由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，不要通过接触器实现启/停。否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。由于控制系统及变频器均需要24V直流电源，而生产厂家为了节省一个直流电源，往往用一个直流电源分两路分别对两个系统供电，有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰，所以在设计中或订货时要特别加以说明，要求用两个直流电源分别对两个系统供电。

（5）注意变频器对电网的干扰。变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波型严重畸变，可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低，大功率变频器应特别注意。解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数，同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加电抗器以减少对电网产生的影响，而进线电抗器可以由变频器供应商配套提供，但在订货时要加以说明。

（6）变频器柜内除本机专用的空气开关外，不宜安置其它操作性开关电器，以免开关噪声入侵变频器，造成误动作。

（7）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

（8）注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。

4结束语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。

参考文献

[1]韩安荣.通用变频器及其应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000

[2]吴忠智，吴加林，变频器应用手册[Z].北京：机械工业出版社，1995

[3]王定华等.电磁兼容性原理与设计[M].四川：电子科技大学出版社，1995

[4]电磁兼容性术语（GB/T43651995）[S].北京：中国标准出版社，1996

[5]张宗桐.变频器及其装置的EMC要求[J.，变频器世界，2000，（9）

[6]郑旭东，关鸿权，吴赤兵.通用变频器运行过程中存在的问题及对策[J].石化技术，2001，8(4)

篇13

关键词　开关电源　电磁干扰　抑制措施　耦合

目前，许多大学及科研单位都进行了开关电源EMI（Electromagnetic　Interference）的研究，他们中有些从EMI产生的机理出发，有些从EMI　产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。这里分析与比较了几种有效的方案，并为开关电源EMI　的抑制措施提出新的参考建议。

一、开关电源电磁干扰的产生机理

开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。现在按噪声干扰源来分别说明：

1、二极管的反向恢复时间引起的干扰

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过，在其受反偏电压而转向截止时，由于PN结中有较多的载流子积累，因而在载流子消失之前的一段时间里，电流会反向流动，致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。

2、开关管工作时产生的谐波干扰

功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。另外，功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。

3、交流输入回路产生的干扰

无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。

开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量，通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰;而谐波和寄生振荡的能量，通过输入输出线传播时，都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

4、其他原因

元器件的寄生参数，开关电源的原理图设计不够完美，印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布置，具有很大的随意性，PCB的近场干扰大，并且印刷板上器件的安装、放置，以及方位的不合理都会造成EMI干扰。

二、开关电源EMI的特点

作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰;而印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度.

三、EMI测试技术

目前诊断差模共模干扰的三种方法：射频电流探头、差模抑制网络、噪声分离网络。用射频电流探头是测量差模　共模干扰最简单的方法，但测量结果与标准限值比较要经过较复杂的换算。差模抑制网络结构简单（见图1），测量结果可直接与标准限值比较，但只能测量共模干扰。噪声分离网络是最理想的方法，但其关键部件变压器的制造要求很高。

四、目前抑制干扰的几种措施

形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。因而，抑制电磁干扰也应该从这三方面着手。首先应该抑制干扰源，直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径（见图2）;第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道，它们确是行之有效的办法。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。

采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。例如，功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗，为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘，这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容，开关电源的底板是交流电源的地线，因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰，解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片，并把屏蔽片接到直流地上，割断了射频干扰向输入电网传播的途径。为了抑制开关电源产生的辐射，电磁干扰对其他电子设备的影响，可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。例如，静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;电磁屏蔽用的导体原则上可以不接地，但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应，所以仍以接地为好，这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。电路的公共参考点与大地相连，可为信号回路提供稳定的参考电位。因此，系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后，最终都与大地相连.

在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声，实际上很难实现“一点接地”。因此，为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地，利用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地，需要接地的各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降，可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中，应分别将低频电路、高频电路、功率电路的地线单独连接后，再连接到公共参考点上。

滤波是抑制传导干扰的一种很好的办法。例如，在电源输入端接上滤波器，可以抑制开关电源产生并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。在滤波电路中，还采用很多专用的滤波元件，如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环，它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抗干扰技术的重要组成部分。

EMI滤波技术是一种抑制尖脉冲干扰的有效措施，可以滤除多种原因产生的传导干扰。图3是一种由电容、电感组成的EMI滤波器，接在开关电源的输入端。电路中，C1、C5是高频旁路电容，用于滤除两输入电源线间的差模干扰;L1与C2、C4;L2与C3、C4组成共模干扰滤波环节，用于滤除电源线与地之间非对称的共模干扰;L3、L4的初次级匝数相等、极性相反，交流电流在磁芯中产生的磁通相反，因而可有效地抑制共模干扰。测试表明，只要适当选择元器件的参数，便可较好地抑制开关电源产生的传导干扰。

五、目前开关电源EMI抑制措施的不足之处

现有的抑制措施大多从消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径出发，这确是抑制干扰的一种行之有效的办法，但很少有人涉及直接控制干扰源，消除干扰，或提高受扰设备的抗扰能力，殊不知后者还有许多发展的空间。

六、改进措施的建议

我认为目前从电磁干扰的传播途径出发来抑制干扰，已渐进成熟。我们的视点要回到开关电源器件本身来。从多年的工作实践来看，在电路方面要注意以下几点：

(1)印制板布局时，要将模拟电路区和数字电路区合理地分开，电源和地线单独引出，电源供给处汇集到一点;PCB布线时，高频数字信号线要用短线，主要信号线最好集中在PCB板中心，同时电源线尽可能远离高频数字信号线或用地线隔开。其次，可以根据耦合系数来布线，尽量减少干扰耦合。（见表1）

(2)印制板的电源线和地线印制条尽可能宽，以减小线阻抗，从而减小公共阻抗引起的干扰噪声。

(3)器件多选用贴片元件和尽可能缩短元件的引脚长度，以减小元件分布电感的影响。

篇14

关键词：短波 频率 场强 测试

中图分类号：V55 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0007-04

短波是指频率为3 Hz～30 MHz的无线电波。对于承担短波广播发射任务的固定或移动发射台来说，通过使用不同频率、不同天线阵子夹角发射广播信号对周边场强的分析，了解覆盖区域内受众终端的接收效果及电磁辐射对受众的影响都具有重要意义。

1 测试方法

由于覆盖场强的测试工作受到发射系统的发射功率、频率、驻波比等参数及地理环境、测量仪器等诸多因素的影响，因此正确的测量方法对于能否达到真实结果至关重要。

1.1 测试方框图

1.2 测试场地

为使测试结果更具真实可用性，测试场地应满足坡度小于2°半径100 m内应无障碍物，满足视距传输的要求应远离高压线及金属物体或建筑。由于实际地形的复杂性，很难找到完全符合测设要求的测试场地。如果待测发射系统所在地点的某一方向上游遮挡，测试时可以将整个发射系统原地旋转某一角度，根据发射系统与测试点的相对位置关系，测量出有遮挡方向上的场强值。

2 测试数据处理

2.1 坐标系的变换

为了便于分析总结数据得出结论，首先将经纬度值（球坐标系）转化为以发射天线为中心的圆坐标系，定义正北为0度，顺时针方向依次为90度、180度、270度。根据图1推导出距离及角度公式：

其中α值还需根据经纬度判断后转化成圆坐标中的角度值。然后就可以把测（如图1）。

2.2 场强值的处理

由于地形的限制等因素，测量点的场强值并不是60 dBμV/m，因此，我们应根据测量点的测量值推导出场强值为60 dBμV/m点的位置。

如图2所示，假设发射机位于A点，发射天线所辐射的电波在地面上传播，与发射机距离为r的B点的场强为E，整个传播途径上相对介电常数ε和电导率δ是均匀的，且天线低架，则B点的场强可以近似由舒来依金—范德波尔近似公式计算：

实际测量时，无线电波在无障碍条件下传播的情况实际上是很少见的，通常从发射天线到接收天线的途径上会有一些障碍物，所以需要分析一下障碍物对地波传播的影响。这里主要讨论大型建筑物对地波传播的影响。电波信号在传播过程中，遇到建筑物，如高楼大厦等，电波信号在穿透建筑物时会发生反射和折射，使信号衰减。建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强之差。下表是建筑物穿透损耗的测试结果：（如表1）。

利用公式（4）先求出常数K，然后再求出60 dBμV/m点的位置，考虑测量点及推导点的环境因素，将得到的数值根据上表数据做出修正，即可推导出场强值为60 dBμV/m点的位置。

由于电磁辐射标准中场强单位多用V/m来表示，因此应将数据转换为V/m。根据换算公式：

3 测试数据分析

3.1 频率与场强的关系

在单频情况下天线振子为60°时的高（21.645 MHz）、中（12.025 MHz）、低（5.975 MHz）频率曲线如图3，从图可知：中低频率覆盖范围约为4.5～5 km，场强60 dB等值线约为圆形；高频率覆盖范围约为10 km，场强60dB等值线约为圆形。考虑天线驻波比、发射功率、及天气等因素，随着频率增加场强覆盖范围越小，中低频率比较明显。

在单频情况下天线振子为30°时的高（21.645 MHz）、中（12.025 MHz）、低（5.975 MHz）频率曲线如图4，从图可知：低频率场强60 dB等值线约为圆形，覆盖范围约为2～2.5 km；中频率场强60 dB等值线约为椭圆形，长轴覆盖范围约为3～4 km，短轴覆盖范围约为3 km；高频率场强60 dB等值线约为圆形，覆盖范围约为2～3 km；考虑天线驻波比、发射功率、及天气等因素，随着频率增加场强覆盖范围越小，低高频率比较明显。

在单频情况下天线振子为15°时的高（21.645 MHz）、中（12.025 MHz）、低（5.975 MHz）频率曲线如图5，从图可知：低频率场强60 dB等值线约为椭圆形，长轴覆盖范围约为3 km左右，短轴覆盖范围约为2.5 km；中频率场强60dB等值线约为椭圆形，长轴覆盖范围约为4 km，短轴覆盖范围约为2.5 km；高频率场强60dB等值线约为椭圆形，长轴覆盖范围约为2.5～3 km，短轴覆盖范围约为1.5～2 km；考虑天线驻波比、发射功率、及天气等因素，随着频率增加场强覆盖范围越小，中高比较明显。

综上比较可知：在同等的发射功率、同样天馈系统、同样环境因素下，随着频率增加场强覆盖范围越小。

3.2 天线阵子夹角与场强的关系

单频情况发射频率为高（21.645 MHz）时，天线振子夹角分别为60°、30°、15°时的频率曲线如图6，从图可知：天线振子夹角在60°时，场强60 dB等值线约为圆形；天线振子夹角在30°时，场强60 dB等值线约为圆形；天线振子夹角在15°时，场强60 dB等值线为椭圆形。随着天线振子夹角的变小，场强60 dB等值线逐渐趋近椭圆形。

单频情况发射频率为中（12.025 MHz）时，天线振子夹角分别为60°、30°、15°时的频率曲线如图7，从图可知：天线振子夹角在60°时，场强60 dB等值线约为圆形；天线振子夹角在30°时，场强60 dB等值线为椭圆形；天线振子夹角在15°时，场强60 dB等值线为椭圆形。随着天线振子夹角的变小，场强60 dB等值线逐渐趋近椭圆形。

单频情况发射频率为低（5.025 MHz）时，天线振子夹角分别为60°、30°、15°时的频率曲线如图8，从图可知：天线振子夹角在60°时，场强60 dB等值线约为圆形；天线振子夹角在30°时，场强60 dB等值线约为圆形；天线振子夹角在15°时，场强60 dB等值线约为椭圆形。随着天线振子夹角的变小，场强60 dB等值线逐渐趋近椭圆形。

综上比较可知：用户所用短波发射系统随着天线振子夹角的变小，场强60 dB等值线逐渐趋近椭圆形。

4 测试结论

根据对实测数据的分析处理，得出如下结论。

（1）系统在中低频段20 m外满足国家电磁辐射标准对公众的要求，在高频段20 m外基本满足国家电磁辐射标准对公众的要求，并且系统在20 m外完全满足国家电磁辐射标准对职业人员的要求。

（2）在同等的发射功率、同样天馈系统、同样环境因素下，随着频率增加场强覆盖范围越小。

（3）用户所用短波发射系统随着天线振子夹角的变小，场强60 dB等值线逐渐趋近椭圆形。

参考文献