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某装置电磁兼容测试的分析改进

鄢兴俊; 杨宝龙| 电磁兼容,电源,敏感电路| 2010-11-22
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【中心议题】

  • 介绍了某装置在试验中出现的电磁干扰问题
  • 对该装置进行了电磁兼容分析并改进了设计

【解决方案】

  • 采用无源无功功率补偿技术降低无功功率
  • 采取有效的屏蔽措施
  • 采用多点接地方式

某装置(以下简称本装置)依据其电磁兼容性试验大纲进行了电磁兼容试验,测试项目有CE101CE102CS01CS06CS114CS116RE101RE102RS101RS10310项,其中CE101RE102CS116项不合格,其余项合格。

我们针对上述三个不合格项进行了分析与整改,详细情况如下。

1 CE101

本装置在150350 Hz5个点超标,分别为50 Hz3次至7次谐波。

a)经分析频率在0.1 MHz以下的干扰中差模传导干扰信号占主导地位,整改中先以抑制差模干扰信号为出发点。在试验验证过程中,发现采用多种滤波方式,在150350 Hz频段内电磁干扰均只能稍微降低12 dB,但同时其他频段的电磁干扰显著增加。表明依据抑制差模干扰信号的原理在150350 Hz频段内不能达到降低电磁干扰的目标。

b)考虑到本装置计算机、车钟等设备采用开关电源供电方式,开关电源工作时,在50 Hz的奇次频率上产生了丰富的谐波;导致本装置在工作时产生了较高的无功功率,使本装置工作时有功功率偏低,电网的功率因数较低。故调整整改方向为增加本装置的功率因数。首先,拟采用无源无功功率补偿技术来降低本装置的无功功率,达到提高电网功率因数的目的。针对车钟电源的电路部分进行了整改,选取了有效的LC参数后进行摸底,仍未达到目标;之后考虑到无功功率补偿技术的局限性,改为采用有源无功功率补偿技术来进行整改,使用GLF-1有源功率因数调节模块后进行摸底测试,在150350 Hz降低了6 dB,达到了目标。

从以上可以看出,在开关电源选型或设计时应根据负载要求留出一定裕量,但是裕量不可过大,否则将造成电源效率低下,无功功率过高。

2 RE102

对于RE102项超标的情况,课题人员进行了诊断,发现在液晶显示器左边两个角上存在比较大的泄漏,针对此现象,课题人员提出了整改方案如下:

a)增加液晶显示器内部金属丝网与结构件接触面积,并针对液晶显示器内部电路采取进一步的屏蔽措施;

 

b)屏蔽电缆在进设备时屏蔽层必须与屏蔽体360°的接触,保证阻抗足够小。

要通过RE102项测试主要应在设备的安装孔、缝隙、门、电缆进线端等易对外产生泄漏的位置进行封堵,减小电磁波对外泄漏的途径。

3 CS116

本装置首次测试时进行CS116项测试时出现了连续黑屏现象。10 MHz试验时,当测试设备发出脉冲后,显示器立即黑屏,在后面的0.1 s时显示器稍微闪亮一下,画面能分辨出来。但立即被1 s后测试设备发出的脉冲覆盖,显示器继续黑屏。在频谱仪上能看到电缆感应到了10 V左右的电压。表现为显示器黑屏后不能自动恢复。

实际情况是计算机和显示器均正常工作,受到脉冲后黑屏。经分析导致试验失败的原因主要有两个:

a)流过电流卡钳的试验电流以互感耦合的方式在电缆束中的每根导线上感应出共模电压,由于线路的不平衡性,在电路的输入端产生差模电压,从而对电路产生影响;

b)通过电流卡钳注入到电缆束中导线上的电压,在导线上产生电流,这个噪声电流流进机箱后,产生二次辐射对机箱内的敏感电路造成干扰,或者与邻近的敏感电路之间发生耦合。

针对CS116项测试电缆采取了以下措施:

a)打开计算机后面板,发现电源线和显示信号线用扎带捆扎在一起;剪开捆扎电源线和显示信号线的扎带,将电源线和显示信号线分开走线,另用扎带将电源线和显示信号线分别捆扎;

b)计算机和显示器的机壳地和信号地均悬空,未连接。在高频干扰下会导致工作不稳定。

计算机、显示器各自的信号地与机壳地均要连接起来。不能分开采用所谓的浮地技术。显示器的机壳地和信号地之间有连接片,直接用连接片将其连接;计算机的机壳地和信号地之间距离较远,没有连接片,采用屏蔽丝网将其连接。

c)电缆较长,线路阻抗大,将电缆长度减少,减小线路阻抗;并在电缆外层增加金属丝网,并与航插的接头处形成360°端接;金属丝网两头接机壳;电缆虽然外部用防波套包扎紧密,但是电缆导线与航插还是有空隙,要用铜箔带与屏蔽层360°端接,并与航插连接紧密。最好没有缝隙。

采用了上述三种措施后,CS116项通过测试。对于高频信号来说,为了降低地线阻抗,一般均采用多点接地方式。电磁兼容测试时工作频带很宽,要滤除掉10 MHz高频强干扰需要采用多点接地方式,这时可以使用混合接地,即是电路中既有单点接地又有多点接地。见图1

 

4结束语

电磁兼容是一门具有很强实践型的学科,在整改中除了要有理论的指导,还要在实践中结合实际情况融会贯通,把理论上的知识点结合起来,才能通过电磁兼容测试。

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