电力电子设备电磁干扰问题分析及防范措施

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  【摘  要】随着科学技术的快速发展以及社会经济的进步,近年来我国的工业化生产和电子设备应用得到了广泛的普及,而在电力电子设备的应用过程中,常常存在着电磁波干扰的问题。电磁波的存在导致电力电子设备的信号传输以及正常使用都受到了极大的影响,倘若不对其进行有效的处理,很有可能造成企业以及个人的巨大损失。本文基于此,对电力电子设备应用过程中产生的电磁干扰源形式做了介绍,分析了现阶段电力电子设备在遭受电磁干扰使得处理办法,以期为相关工作者提供指导和帮助。
  【关键词】电力电子设备;电磁干扰;问题分析;防范措施
  对于电力电子设备来说,由于近些年在其上应用的科学技术越来越先进,为了确保其正常使用,电力电子设备对电磁兼容性的要求也逐渐提高。电磁兼容性,是指设备以及电子系统在处于电磁环境中时能够符合规定进行运行的性能,同时在使用的过程中,它不会对相近的电磁设备产生印象正常使用的干扰。电能表是整个电能计量设备的核心,它的电磁兼容性能直接影响着整个电网的稳定性,同时也直接影响着计费的准确性。因此,对电力电子设备的电磁干扰问题进行分析具有极为重要的现实意义。
  一、电磁干扰源的形式
  电磁干扰源,是指发出电磁波干扰信号,影响电力电子设备电磁兼容性能的主要影响因素,同时也是相关设计人员进行电磁兼容性设计时需要进行重点设计的方面。电磁干扰源的种类较多,按照干扰源的发出部位,可以将其分为内部干扰以及外部干扰两种类型。
  1.1内部干扰
  内部干扰,通俗的说就是指产生的干扰源是从设备内部发出的。当前,常见的内部干扰主要包括以下几个方面:
  第一,在借助地线来对电源以及传输导线进行耦合时,由于各个导线和电源之间的阻抗关系,使得信号在通过时产生了电磁干扰。第二,设备运行导线之间的相互干扰。第三,设备在运行过程中内部的部分元件由于发热导致元件的稳定性降低,最终造成元件之间的稳定性的降低。第四,设备在运行时大功率以及大电流元件会产生磁场以及电路,在电路中产生耦合作用,导致其他元件的正常运行受到影响。
  1.2外部干扰
  外部干扰,顾名思义,就是设备在使用过程中外界的影响因素造成的电磁信号干扰。具体来说,常见的外部干扰包括以下几个方面:
  第一,设备外连的高电压或电源出现绝缘漏电,使得线路以及设备的正常运行受到了影响。第二,设备外部的大功率设备在运行时产生了更大程度的磁场,这些磁场和设备本身运行产恒的磁场之间产生了耦合作用,导致电子线路、电子设备以及系统的正常运行受到了影响。第三,在运行过程中,外部环境内的电磁波造成的电子线路正常运行受影响。第四,在设备运行时,其所处的环境温度稳定性不够,导致电子线路、设备以及系统之间的元件参数发生改变时,整个设备的性能也会受到影响。
  二、电子设备电磁干扰及处理办法
  2.1电磁场干扰
  对于电力电子设备来说,其测控设备的工作环境是电网二次回路。在电网系统中,设备所处的一次回路和二次回路之间存在电磁的联系,因此当设备进行开关操作时,电弧也会发生熄灭和燃气,这会导致设备内部产生高频震荡。线路上产生电压震荡后,将会产生耦合作用传输至二次设备上。同时,当整个设备的震荡频率达到阈值后,还会自动化发生电磁波,产生并传递干扰信号。这些传输的干扰信号具有重复程度高、传输时间短的问题。
  为了有效解决电力电子设备产生电磁波的干扰问题,在进行电子设备的设计时,需要采用恰当的布线方式,在进行线路的布局时需要采用良好的屏蔽措施,有效地削减风电路,并增加滤波。在设备运行过程中,产生的内外部磁场都会出现一级以及二级耦合作用,针对这种耦合造成的电磁干扰,可以在其上配置相应的互感器来进行耦合力的抑制。而对设备进行电力能源的提供时,可以选择UPS充电,实现电磁波干扰信号的隔离。
  2.2静电干扰的产生
  静电干扰,顾名思义,就是两个带了电荷的物体无法将电荷技术的排除,当电子设备带有静电时,将会产生放电现象,导致电子设备的正常使用受到影响和干扰。
  当电子设备出现静电干扰时,通常采用的是金属屏蔽的方法来避免静电干扰。具体来说,通过借助设备的外壳来将内部的电路进行全方位的包围,由于金属是一种等电位体,因此一般情况下设备内部不具备静电场,不容易受到外部静电场的干扰。而这个绝缘设备,既可以由金属材料构成,也可以是金属网所构成的导电层。在实际进行使用时,电子设备的内部都安置有分布电容以及漏电电阻,在这种情况,静电的回流放电会形成干扰通路,从而导致内部电路的有效性受到影响。因此,相关工作人员通常选择在設备的外壳上联用接地线,在这种情况下,电子设备向内流的经典流将会被排除释放。
  三、防范电子设备干扰产生的措施
  3.1屏蔽法
  屏蔽法,是当前电力电子设备进行电子干扰防护的主要方法。屏蔽法主要包括静电屏蔽法以及电磁屏蔽法。通过屏蔽技术的应用,还能够有效抑制干扰的辐射。
  3.2滤波法
  滤波器的应用能够有效降低电磁信号的干扰强度。电磁干扰的组成成分一般不一致,需要对这些组成不一致的噪音进行切除,而滤波器的应用能够实现对不同频率下电磁波的有效抑制,有效避免电力电子设备运行造成其他设备的损害。
  3.3平衡电路法
  平衡电路法是指采用平衡电路对系统中的所有导线进行接地,确保所有电路导线的阻抗处于同一水平。在这种情况下,各个导线上的干扰信号是相同的,这种共态的干扰信号能够在运行荷载上相互抵消,确保设备使用的有效性。
  参考文献:
  [1]潘锐坚.高频电子设备结构的电磁兼容仿真技术研究[D].西安电子科技大学,2018.
  [2]钟科.复杂电磁场对机载设备的干扰研究[D].西安电子科技大学,2018.
  [3]刘润民.电力电子设备电磁干扰问题分析及防范措施[J].河北电力技术,2017,28(04):22-23.
  (作者单位:哈尔滨理工大学荣成校区)
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