數(shù)碼變頻發(fā)電機項目背景及意義

　　電磁兼容(EMC)概述

　　EMC(ElectroMagneticCompatibility,電磁兼容)是指電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)期的電磁環(huán)境中,按設(shè)計要求正常工作的能力。它是電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)的一種重要技術(shù)性能。EMC通常包含兩部分內(nèi)容:EMI(ElectroMagneticInterference,電磁干擾)和 EMS(ElectroMagneticSusceptibility,電磁抗擾度)》EMI是指產(chǎn)品自身所產(chǎn)生的電磁干擾;EMS則是指產(chǎn)品在運行過程中所能承受外界對其干擾的程度。EMI與EMS的測試項目因產(chǎn)品及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不同而不同。

　　傳導(dǎo)與箱射干擾

　　在空調(diào)啟動時,我們會發(fā)現(xiàn)室內(nèi)燈光出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象,這是因為日光燈與空調(diào)處于同一電源系統(tǒng),而空調(diào)啟動電流大,從而導(dǎo)致電源電壓變低,曰光燈出現(xiàn)閃彌。這種干擾信號通過傳導(dǎo)的方式影響其他設(shè)備正常工作的現(xiàn)象稱為“傳導(dǎo)干擾”。在摩托車經(jīng)過的地方,電視機會出現(xiàn)雜亂畫面,收音機也會出現(xiàn)噪音,這是因為摩托車發(fā)動機的點火裝置產(chǎn)生了電磁波,電磁波在空間傳播,通過電視機以及收音機的接收天線進入相應(yīng)的電路,產(chǎn)生了干擾信號影響裝置的正常工作。像這種干擾通過空間傳播,干擾和影響其他設(shè)備的正常工作,被稱為"轄射干擾”。

　　電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

　　為了滿足曰益復(fù)雜的功能需求,電力電子產(chǎn)品逐漸向髙速、大功率發(fā)展,與此同時也造成了電磁環(huán)境的惡化,對電子裝置的安全性帶來挑戰(zhàn)。因此各國政府和有關(guān)國際組織對設(shè)備和系統(tǒng)所產(chǎn)生的干擾以及抗干擾能力作了相關(guān)規(guī)定。其中比較權(quán)威的有國際無線電干擾特別委員會(CISPR)、國際電工技術(shù)委員會(IEC)以及歐盟和美國制定的EMC標(biāo)準(zhǔn)。

　　我國對電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范工作也非常重視,機械工業(yè)部于1966年制定了第一個EMC標(biāo)準(zhǔn):JB854-66“船舶電氣設(shè)備工業(yè)無線電干擾端子電壓測量方法與允許值”。在這之后,國家標(biāo)準(zhǔn)局召集有關(guān)部門和單位先后制定了EMC國家標(biāo)準(zhǔn)GB3907-83《工業(yè)無線電干擾基本測量方法》以及GB4859-84《電氣設(shè)備抗干擾特性的基本測量方法》等30多項國家標(biāo)準(zhǔn)。

　　項目背景及意義

　　數(shù)碼變頻發(fā)電機是人們曰常生活中重要的備用電源。它發(fā)出的原始電力經(jīng)過整流逆變處理后在電壓和頻率上比傳統(tǒng)發(fā)電機穩(wěn)定,輸出波形潔凈,諧波含量少,且對轉(zhuǎn)速不敏感。數(shù)碼變頻發(fā)電機綜合了高效、綠色、經(jīng)濟以及環(huán)保等眾多優(yōu)點,應(yīng)用前景樂觀。

　　數(shù)碼變頻發(fā)電機控制器作為數(shù)碼變頻發(fā)電機的核心控制系統(tǒng),是整個發(fā)電機的“大腦”,同時也是發(fā)電機智能、高效、穩(wěn)定運行的前提。發(fā)電機發(fā)出的三相交流電,其電壓和頻率是隨轉(zhuǎn)速波動的。在通過控制器的整流電路后得到電壓恒定的直流電,然后通過功率逆變電路以及LC濾波電路最后輸出電壓為230V,頻率為50Hz的單相交流電。在這個過程中控制器根據(jù)負載變化調(diào)節(jié)節(jié)氣門從而實現(xiàn)了對發(fā)電機轉(zhuǎn)速的智能控制。由此可知控制器同時包含了功率逆變電路和高頻數(shù)字電路,是典型的強電與弱電結(jié)合系統(tǒng)。復(fù)雜的電磁環(huán)境對控制器的穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)。功率逆變電路在提供高效電能轉(zhuǎn)換的同時,因其固有的開關(guān)工作方式,開關(guān)管在開關(guān)過程中產(chǎn)生的開關(guān)波形具有很徒的前后沿(dl/dt達到1KA/US; dV/dt達到3KV/us),由此將產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。這些干擾通過相應(yīng)的耦合方式,污染電磁環(huán)境,影響周圍設(shè)備的正常工作。高頻數(shù)字電路由于其工作電平較低,所產(chǎn)生的電磁干擾能量也相對較低。但數(shù)字電路所產(chǎn)生的福射EMI,可以通過1/0電纜產(chǎn)生比較強烈的騷擾[。且由于控制器空間的原因,數(shù)字電路與功率逆變電路布置在同一塊PCB板上,極易受其干擾。復(fù)雜的電磁環(huán)境將會導(dǎo)致控制器故障的出現(xiàn):

　　1、控制器電源網(wǎng)絡(luò)受噪聲干擾出現(xiàn)較大紋波,導(dǎo)致芯片參考電平不穩(wěn),影響檢測與控制精度,嚴重的將燒壞芯片;

　　2、單片機復(fù)位信號誤觸發(fā),導(dǎo)致重啟;

　　3、單片機工作紊亂,死機;

　　4、信號線耦合噪聲影響檢測精度,甚至燒壞接口;

　　5、功率管驅(qū)動波形時序棄亂,導(dǎo)致功率管上下橋臂直通,引起功率管爆炸;

　　6、過流檢測信號線因干擾出現(xiàn)錯誤過流信號,導(dǎo)致誤保護。