智能电器的EMC问题研究ppt课件.ppt

智能电器的EMC问题 1 目录 1 电磁兼容定义及其发展现状2 电磁骚扰的耦合与传输理论3 电磁兼容实验 2 Chapter1电磁兼容定义及其发展现状 1 电磁兼容定义2 EMC标准3 EMC发展历史 3 1 1电磁兼容定义 电磁兼容 ElectromagneticCompatibility 按国家军用标准GJB72 85定义为 设备 分系统 系统 在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态 即 该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级 它也不会使用 同一电磁环境中的其他设备 系统 分系统 因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级 4 1 1电磁兼容定义 IEEE给电磁兼容性下的定义是 ElectromagneticCompatibility EMC istheabilityofadevice equipmentorsystemtofunctionsatisfactorilyinitselectromagneticenvironmentwithoutintroducingintolerableelect romagneticdisturbancestoanythinginthatenvironment 5 1 1电磁兼容定义 电磁干扰三要素电磁干扰源干扰传播途径敏感设备电磁干扰三要素示意图 6 电磁干扰三要素示意图 传导耦合 辐射耦合 干扰耦合途径 电磁干扰三要素示意图 7 电磁骚扰源 自然电磁骚扰源 宇宙干扰 大气干扰 热噪声和沉积静电干扰人为电磁骚扰源 工业 科学 医疗设备高压电力系统信息技术设备静电放电无线电发射设备内燃机与点火系统电磁牵引系统核电磁脉冲家用电器 电动工具与电气照明 8 电磁骚扰的性质 频谱宽度幅度或电平波形出现率辐射骚扰的极化特性辐射骚扰的方向特性天线的有效面积 9 1 2电磁兼容的标准 1 国际无线电干扰特别委员会CISPR的系列标准2 IEC于1977年成立了TC77的IEC1000的系列标准 10 1 2电磁兼容的标准 我国的EMC标准 基础标准有20个基础标准 涉及EMC术语 电磁环境 EMC测量设备规范和EMC测量方法等 通用标准有4个 CISPR制定的通用标准将陆续被我国采用 产品类 产品族 标准有47个 系统间标准有14个 系统间的EMC标准主要规定了经协调的不同系统之间的EMC要求 11 1 3电磁兼容技术发展概述 在干扰问题的长期研究中 使人们从理论上认识了电磁干扰产生的原因 明确了干扰的性质及其数学物理模型 逐渐完善了干扰传输及耦合的计算方法 提出了抑制干扰的一系列技术措施 建立了电磁兼容的各种组织及电磁兼容系列标准和规范 12 1 3电磁兼容技术发展概述 80年代以来 电磁兼容已成为十分活跃的学科领域 许多国家在电磁兼容标准与规范 分析预测 设计 测量及管理等方面均达到很高水平 高精度的电磁干扰 EMI 及电磁敏感度 EMS 自动测量系统 可进行各种系统间的EMC试验 研制出系统内及系统间的各种EMC计算机分析程序 有的程序已经商品化 形成一套较完整的EMC设计体系 在电磁干扰的抑制技术方面已研制出许多新材料 新工艺及规范的设计方法 13 1 3电磁兼容技术发展概述 电磁干扰问题日益突出 控制电磁干扰的理论和技术并迅速应用于工程实践 技术延伸到所有用电的设备和系统 确立了电磁兼容学科的公共技术基础地位 电磁兼容学是一门新兴的跨学科的综合性应用学科 作为边缘技术 它以电气和无线电技术的基本理论为基础 并涉及许多新的技术领域 如微波技术 微电子技术 计算机技术 通信和网络技术 以及新材料等等 电磁兼容技术研究的范围很广 几乎所有现代化工业领域 如电力 通信 交通 航天 军工 计算机和医疗等都必须解决电磁兼容问题 14 1 3电磁兼容技术发展概述 电磁兼容研究的热点内容 电磁干扰源的特性及其传输特性 电磁干扰的危害效应 电磁干扰的抑制技术 电磁频谱的利用和管理 电磁兼容性标准与规范 电磁兼容性的测量与试验技术 电磁泄漏与静电放电等 15 Chapter2电磁骚扰的耦合与传输理论 1 电磁骚扰的耦合途径2 传导耦合的基本原理3 辐射耦合的基本原理 16 2 1电磁骚扰的耦合途径 17 2 2传导耦合的基本原理 传导耦合是指电磁骚扰源 噪声 的能量在电路中以电压或电流的形式 通过金属导线或其他元件 如电容器等 耦合至被干扰设备 电路 骚扰源与敏感设备之间存在完整的电路联结传导耦合可分为电路性耦合 电容性耦合 电感性耦合 18 2 2传导耦合的基本原理 一 电路性耦合当两个电路回路的电流流经一个公共阻抗时 一个电路回路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路回路 19 一 电路性耦合 1 共阻抗耦合 20 一 电路性耦合 2 串联地阻抗产生的耦合 串联地阻抗耦合电路 21 一 电路性耦合 3 公共电源内阻抗产生的耦合 公共电源内阻抗产生的耦合 22 一 电路性耦合 4 公共线路阻抗形成的耦合 电源内阻及公共线路阻抗形成的耦合 23 二 电容性耦合 电容性 电 耦合 当干扰源为高电压 小电流时 它对周围元器件或系统 设备 的干扰 则主要表现为电容性耦合干扰 24 二 电容性耦合 25 三 电感性耦合 电感性耦合干扰源产生的噪声磁场与被干扰回路发生磁通交链 以互感的形式产生传导干扰 两电路之间的电感性耦合 26 2 3辐射耦合的基本原理 时变电磁波的电场能量和磁场能量能够脱场源在空间传播 电磁场能量向远处传播而不再返回场源的现象 称电磁辐射按电磁波与波源的关系分 在波源附近的束缚电磁波 近场 感应场 能量完全辐射的自由电磁波 远场 辐射场 近区场远区场 27 2 3辐射耦合的基本原理 辐射耦合方式天线与天线间的辐射耦合电磁场对导线的感应耦合电磁场对闭合回路的耦合电磁场通过孔缝的耦合 28 Chapter4电磁兼容性控制 1 分析和解决电磁兼容问题的一般方法2 抑制电磁骚扰的策略 29 3电磁兼容实验 任何使用公共电网和具有电子线路的产品都必须满足EMC要求 这些要求可分为四大类测试 辐射发射测试 传导发射测试 辐射抗扰度测试和传导抗扰度测试 30 3 1EMC测试简介 传导发射测试考察再交直流电源线上存在的 由被测设备产生的干扰信号 测试频率范围25Hz 30MHz辐射发射测试考察被测设备经空间发射的信号 测试的典型频率范围10kHz 1GHz 但对磁场测量要求低至25Hz 对工作在微波频段的设备高端应测至40GHz 31 3 1EMC测试简介 辐射抗扰度测试测量一个装置或产品的防范辐射电磁场的能力传导抗扰度测试测量一个装置或产品的防范来自电源线或数据线上电磁干扰的能力抗干扰度所涉及的干扰类型可能是连续波 也可能是几种规定波形的脉冲信号 32 3 1EMC测试简介 四种测试之间的关系 33 3 2电磁兼容性测量 电磁兼容性测量对测量场地 仪器和测量结果要求很高 由于任一电设备既是干扰源又可能是敏感设备 因而电磁兼容实验分为EMI EMS两大类 干扰发射测量电子电器元器件和设备在各种电磁环境中的传导 辐射发射量的测量 各种信号传输方式下干扰传递特性的测量 敏感度测量对电磁场辐射干扰敏感度测量 电源线 信号线 地线等注入干扰的敏感度测量等 34 3 2电磁兼容性测量 电磁兼容性测量的仪器 1 电子计算机 2 测量接收机EMI测量 3 各式天线 4 电流电压探头 各式滤波器等 1 电子计算机EMS测量 2 测量接收机 3 各式天线 4 信号发生器 功放等 35 3 3IEC 61000抗扰度标准 IEC 61000系列标准包括EMC设计 EMC环境和EMC测量的所有方面 IEC61000 4 2静电放电抗扰度试验IEC61000 4 5浪涌 冲击 抗扰度试验IEC61000 4 4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验IEC61000 4 11电压暂降 短时中断和电压变化的抗扰度试验 36 3 3IEC 61000抗扰度标准 IEC61000 4 2静电放电抗扰度试验本标准定义设备的静电放电抗扰度为操作者和邻近的设备引起 规定了三种测试方法 接触放电法 空气放电法和间接放电法 37 3 3IEC 61000抗扰度标准 静电放电发生器输出的电流波形 38 3 3IEC 61000抗扰度标准 静电放电等级 39 3 3IEC 61000抗扰度标准 IEC61000 4 5浪涌 冲击 抗扰度试验雷击和输电线路的开关动作产生高能量脉冲 通过输电线路耦合到用电器 导致用电器的性能下降或功能丧失 40 3 3IEC 61000抗扰度标准 浪涌波形参数正负极性的干扰至少要加5次 每次浪涌的最大重复频率为1次 分 干扰波同步在电源波形零点和正 负峰点上 41 3 3IEC 61000抗扰度标准 浪涌抗扰度试验等级 42 3 3IEC 61000抗扰度标准 IEC61000 4 4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验电快速瞬变脉冲群模拟切合电抗性负载产生的干扰 对电气电子设备在抗电快速瞬变脉冲群性能方面进行考核 43 3 3IE