电力电子装置的电磁兼容技术[1]

课程论文（设计）题目电子装置的电磁兼容院系专业学生姓名学号指导教师二Ｏ一四年六月二十日电子装置的电磁兼容摘要：电力电子技术是采用电力电子装置对电能进行变换和控制的技术，随着电力电子装置在电力变换中的广泛应用，电力电子装置的高频化和大容量化所产生的难以抑制的宽带电磁干扰对电网和环境造成的电磁污染越来越受到重视。

电力电子装置的电磁兼容问题的解决不仅关系到装置本身的正常运行，还关系到其他电力设备的正常运行。

本文主要概括了电力电子装置中EMI和EMC的特点，并分析了研究电力电子装置EMC问题的方法和方向。

关键词：电磁兼容性电力电子装置电磁干扰EMS1．引言电磁兼容性（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。

EMC包括EMI（电磁干扰）及EMS（电磁耐受性）两部份，所谓EMI电磁干扰，乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。

电磁能在为人类创造巨大财富的同时，也带来一定的危害，被称为电磁污染，研究电磁污染是环境保护中的重要分支。

以往人们把无线电通讯装置受到的干扰，称为电磁干扰，表明装置受到外部干扰侵入的危害，其实它本身也对外部其他装置造成危害，即成为干扰源。

因此必须同时研究装置的干扰和被干扰，对装置内部的组织和装置之间要注意其相容性。

随着科学技术的发展，日益广泛采用的微电子技术和电气化的逐步实现，形成了复杂的电磁环境。

不断研究和解决电磁环境中设备之间以及系统间相互关系的问题，促进了电磁兼容技术的迅速发展。

2．电力电子装置中的EMC问题特点现代电力电子技术的发展方向, 是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。

电力电子系统的EMC问题与解决方案电力电子系统的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）问题是指在电磁环境下，电力电子系统正常工作所需的电磁环境条件，以及电力电子系统对外界电磁环境的产生的电磁干扰的抵抗能力。

在电力电子系统的设计和应用过程中，EMC问题是一个不可避免的挑战。

本文将介绍电力电子系统的EMC问题，并探讨一些解决方案。

一、电力电子系统的EMC问题电力电子系统在运行过程中会产生电磁波，这些电磁波会辐射到周围环境中，对其他设备和系统产生干扰。

同时，电力电子系统也会受到来自外部电磁波的干扰，影响其正常工作。

这些问题都属于电力电子系统的EMC问题。

1. 电磁辐射问题电力电子系统在工作时会产生高频电磁波，如开关电源、变频器和整流器等，这些高频电磁波会通过导线、辐射、波导等途径传播到周围环境中，对其他设备和系统造成干扰。

特别是在无线通信系统和医疗设备等对电磁波敏感的环境中，电磁辐射问题尤为重要。

2. 电磁感受问题电力电子系统对外界电磁波的感受性也是一个重要问题。

当电力电子系统暴露在高强度电磁场的环境中时，会受到来自电磁波的干扰，从而影响其正常工作。

例如，在雷电或强磁场环境下，电力电子系统可能会出现故障或损坏。

二、解决电力电子系统的EMC问题的方案为了解决电力电子系统的EMC问题，需要采取一系列的技术手段和措施。

以下是一些常见的解决方案：1. 地线设计地线是电力电子系统中的重要部分，它能够消除电磁干扰并提高系统的EMC性能。

在地线设计中，需要合理布置和连接地线，建立良好的接地系统，使系统的电磁能量得到合理的分配和消耗，从而减少电磁辐射和提高抗干扰能力。

2. 滤波器设计在电力电子系统中安装滤波器可以有效地减少电磁辐射和抑制电磁干扰。

滤波器能够在电源和负载之间形成一个衰减效应，阻止高频电磁波的传播，从而减少对其他设备的干扰。

3. 接地设计良好的接地设计能够有效地降低电磁辐射和提高系统的抗干扰能力。

电力电子设备电磁兼容性设计引言随着电力电子技术的发展，电力电子设备在能源转换、传输和分配中起着至关重要的作用。

然而，由于电力电子设备中的高频电磁干扰，导致电磁兼容性问题成为一个日益严重的挑战。

本文将探讨电力电子设备的电磁兼容性问题，并介绍一些设计原则和方法来提高电力电子设备的电磁兼容性。

电磁干扰的原因和影响电力电子设备产生的高频电磁干扰主要由以下几个方面造成：1.开关干扰：电力电子设备中的开关元件（如晶体管、二极管）会产生大量高频开关干扰信号，这些信号会传播到设备的其他部分和周围环境中。

2.电源干扰：电力电子设备中的电源回路会产生高频电磁干扰，主要是由于电源输入和输出之间的电容和电感。

3.高频回路干扰：电力电子设备中的高频电路（如滤波电路、谐振电路）会产生高频电磁干扰信号，这些信号会辐射到设备的其他部分和周围环境中。

这些高频电磁干扰信号会对电力电子设备自身产生以下影响：1.性能降低：高频电磁干扰信号会干扰设备正常的工作信号，导致设备性能下降，甚至出现故障。

2.其他设备的干扰：设备辐射的高频电磁干扰信号可能干扰周围的其他电子设备，引起干扰或故障。

3.对人体健康的影响：高频电磁辐射可能对人体健康产生不良影响，如头痛、失眠等。

为了解决这些问题，电力电子设备的电磁兼容性设计变得至关重要。

电磁兼容性设计原则和方法为了提高电力电子设备的电磁兼容性，可以采取以下原则和方法：1. 布局和屏蔽合理的设备布局和屏蔽设计可以降低电磁干扰的传播和辐射。

具体措施包括：•分层布局：将不同功能的电路板分层放置，减少彼此之间的干扰。

•高频信号屏蔽：使用金属屏蔽罩、屏蔽壳等，对高频信号进行屏蔽，阻止其辐射到其他部分。

•地面屏蔽：加强设备的地面屏蔽，减少地面回路干扰。

2. 滤波器设计合理设计滤波器可以减少电力电子设备辐射的高频电磁干扰信号。

滤波器可以包括输入滤波器和输出滤波器。

具体措施包括：•输入滤波器：通过合理设计输入滤波器，可以降低电源干扰信号的传导。

外文资料译文Power Electronics Electromagnetic CompatibilityThe electromagnetic compatibility issues in power electronic systems are essentially the high levels of conducted electromagnetic interference (EM I) noise because of the fast switching actions of the power semiconductor devices. The advent of high-frequency, high-power switching devices res ulted in the widespread application of power electronic converters for hu man productions and livings. The high-power rating and the high-switchi ng frequency of the actions might result in severe conducted EMI. Particu larly, with the international and national EMC regulations have become m ore strictly, modeling and prediction of EMI issues has been an important research topic.By evaluating different methodologies of conducted EMI modeling and p rediction for power converter systems includes the following two primary limitations: 1) Due to different applications, some of the existing EMI m odeling methods are only valid for specific applications, which results in i nadequate generality. 2) Since most EMI studies are based on the qualitati ve and simplified quantitative models, modeling accuracy of both magnit ude and frequency cannot meet the requirement of the full-span EMI qua ntification studies, which results in worse accuracy. Supported by Nationa l Natural Science Foundation of China under Grant 50421703, this dissertation aims to achieve an accurate prediction and a general methodology. S everal works including the EMI mechanisms and the EMI quantification c omputations are developed for power electronic systems. The main conte nts and originalities in this research can be summarized as follows.I. Investigations on General Circuit Models and EMI Coupling Modes In order to efficiently analyze and design EMI filter, the conducted EMI n oise is traditional decoupled to common-mode (CM) and differential-mod e (DM) components. This decoupling is based on the assumption that EM I propagation paths have perfectly balanced and time-invariant circuit stru ctures. In a practical case, power converters usually present inevitable uns ymmetrical or time-variant characteristics due to the existence of semicon ductor switches. So DM and CM components can not be totally decouple d and they can transform to each other. Therefore, the mode transformatio n led to another new mode of EMI: mixed-mode EMI. In order to underst and fundamental mechanisms by which the mixed-mode EMI noise is exc ited and coupled, this dissertation proposes the general concept of lumped circuit model for representing the EMI noise mechanism for power electr onic converters. The effects of unbalanced noise source impedances on E MI mode transformation are analyzed. The mode transformations betwee n CM and DM components are modeled. The fundamental mechanism of the on-intrinsic EMI is first investigated for a switched mode power suppl y converter. In discontinuousconduction mode, the DM noise is highly dependent on CM noise becaus e of the unbalanced diode-bridge conduction. It is shown that with the sui table and justified model, many practical filters pertinent to mixed-mode EMI are investigated, and the noise attenuation can also be derived theore tically. These investigations can provide a guideline for full understandin g of the EMI mechanism and accuracy modeling in power electronic conv erters. (Publications: A new technique for modeling and analysis of mixed -mode conducted EMI noise, IEEE Transactions on Power Electronics, 20 04; Study of differential-mode EMI of switching power supplies with rec tifier front-end, Transactions of China Electrotechnical Society, 2006) II. Identification of Essential Coupling Path Models for Conducted EMI P redictionConducted EMI prediction problem is essentially the problem of EMI noi se source modeling and EMI noise propagation path modeling. These mo deling methods can be classified into two approaches, mathematics-based method and measurement-based method. The mathematics method is ver y time-consuming because the circuit models are very complicated. The measurement method is only valid for specific circuit that is conveniently to be measured, and is lack of generality and impracticability. This disser tation proposes a novel modeling concept, called essential coupling path models, derived from a circuit theoretical viewpoint, means that the simplest models contain the dominant noise sources and the dominant noise co upling paths, which can provide a full feature of the EMI generations. Ap plying the new idea, this work investigates the conducted EMI coupling i n an AC/DC half-bridge converter. Three modes of conducted EMI noise are identified by time domain measurements. The lumped circuit models are derived to describe the essential coupling paths based on the identifica tion of the EMI coupling modes. Meanwhile, this study illustrates the extr action of the parameters in the afore-described models by measurements, and demonstrates the significance of each coupling path in producing con ducted EMI. It is shown that the proposed method is very effective and ac curate in identifying and capturing EMI features. The equivalent models of EMI noise are sorted out by just a few simple measurements. Under th ese approaches, EMI performance can be predicted together with the filte ring strategies. (Publications: Identification of essential coupling path mo dels for conducted EMI prediction in switching power converters, IEEE T ransactions on Power Electronics, 2006; Noise source lumped circuit mo deling and identification for power converters, IEEE Transactions on Indu strial Electronics, 2006)III. High Frequency Conducted EMI Source ModelingThe conventional method of EMI prediction is to model the current or vol tage source as a periodic trapezoidal pulse train. However, the single slop e approximation for rise and fall transitions can not characterize the real switching transitions involved in high frequency resonances. In most com mon noise source models simple trapezoidal waveforms are used where t he high frequency information of the EMI spectrum is lost. Those models made several important assumptions which greatly impair accuracy in th e high frequency range of conducted noise. To achieve reasonable accurac y for EMI modeling at higher frequencies, the relationship between the s witching transitions modeling and the EMI spectrum is studied. An impor tant criterion is deduced to give the reasonable modeling frequency range for the traditional simple approximation method. For the first time, an im proved and simplified EMI source modeling method based on multiple sl ope approximation of device switching transitions is presented. To confir m the proposed method, a buck circuit prototype using an IGBT module i s implemented. Compared with the superimposed envelops of the measur ed spectra, it can be seen that the effective modeling frequency is extende d to more than 10 MHz, which verifies that the proposed multiple slopes s witching waveform approximation method can be applied for full-span E MI noise quantification studies. (Publications: Multiple slope switching w aveform approximation to improve conducted EMI spectral analysis of po wer converters, IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 20 06; Power converter EMI analysis including IGBT nonlinear switching tr ansient model, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2006)IV. Loop Coupling EMI Modeling in Power Electronic Systems Practical examples of power electronic systems that have various electric al, electromechanical and electronics apparatus emit electromagnetic ener gy in the course of their normal operations. In order to predict the EMI no ise in a system level, it is significant to model the EMI propagation chara cteristics through electromagnetic coupling between two apparatus circuit within a power electronic system. The PEEC modeling technique which was first introduced in 1970s has recently becomes a popular choice in rel ation to the electromagnetic analysis and EMI coupling. In previous studi es, the integral equation based method was mostly applied in the electrica l modeling and analysis of the interconnect structure in very large scale in tegration systems, only at the electronic chip and package level. By introd ucing the partial inductance theory of PEEC modeling technique, this wor k investigates the EMI loop coupling issues in power electronic circuits. The work models the magnetic flux coupling due to EMI current on one c onductor and another by mutual inductance. To model the EMI coupling between the grounding circuits, this study divides the ground impedance i nto two parts: one is the internal impedance and the other is the external i nductance. The external inductance due to the fields external to the rectan gular grounding loop and flat conductor is modeled. To verify the mathe matical models, the steel plane grounding test configurations are constructed and the DM and CM EMI coupling generation and modeling techniqu e are experimentally studied. The comparison between the measured and calculated EMI noise voltage validates the proposed analysis and models. These investigations and results can provide a powerful engineering appl ication of analyzing and solving the coupling EMI issues in power electro nic circuits and systems. (This part of work is one of the main contributio ns of the awarded project of Military Science and Technology Award in 2 006, where the author is No. 4 position. Publication: Loop coupled EMI a nalysis based on partial inductance models, Proceedings of the Chinese S ociety of Electrical Engineering, 2007)V. Conducted EMI Prediction for PWM Conversion UnitsPWM-based power conversion units are the main EMI noise sources in p ower systems. Due to the various PWM strategies and the large number o f switches, a common analytical approach for the PWM-based switched c onverter systems has not been dated. Determination of the frequency spec trum of a PWM converter is quite complex and is often done by using an FFT analysis of a simulated time-varying switched waveform. This appro ach requires considerable computing capacity and always leaves the unce rtainty as to whether a subtle simulation round-off or error may have sligh tly tarnished the results obtained. By introducing the principle of the doub le Fourier integral, this work presents a general method for modeling the conduced EMI sources of PWM conversion units by identifying double integral Fourier form to suit each PWM modulation. Appling the proposed method, three PWM strategies have been discussed. The effects of differe nt modulation schemes on EMI spectrum are evaluated. The EMI modeli ng and prediction efforts from an industrial application system are studied comprehensively. Comparison between the measured and the predicted s pectrum confirms the validity of the EMI modeling and prediction metho d. This method breaks through the limitations of time-consuming and con siderable accumulated error by traditional time-domain simulations. A sta ndard without relying on simulation but a common analytical approach ha s been obtained. Clearly, it can be regarded as a common analytical appro ach that would be useful to be able to model and predict the exact EMI pe rformance of the PWM-based power electronic systems. (Publications: D M and CM EMI Sources Modeling for Inverters Considering the PWM St rategies, Transactions of China Electrotechnical Society, 2007. High Freq uency Model of Conducted EMI for PWM Variable-speed Drive Systems, Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering, 2008)。

第19卷第1期总　第　71　期1997年2月沈阳工业大学学报Jour nal　of　ShenyangPolytechnic　Univer sityVol.19No.1Sum No.71F eb.1997电力电子装置的电磁兼容性和电磁干扰林成武　刘焕生(电子工程系)摘　要　分析了电力电子装置产生电磁干扰的原因和种类以及抗电磁干扰的基本措施,并提出了分析电磁干扰和电磁兼容性之间关系的方法.关键词:　电力电子装置;电磁干扰;电磁兼容性;基本措施中图法分类:TN973.30　引　言近年来,电力电子技术取得了飞速发展,成为电工领域最具活力的学科之一,并越来越对国民经济产生重大影响.同时电力电子装置所产生的电磁干扰对通讯系统和电子设备的正常运行也会产生不良影响.因此迫切需要抑制电力电子装置的电磁干扰和提高抗电磁干扰能力,即使电力电子装置具有电磁兼容性,能长期稳定可靠地运行.1　电力电子装置的电磁兼容性电磁兼容性是在不损失有用信号所包含的信息的条件下,信息和干扰共存的能力.电力电子装置在其使用环境下,在承受来自外部的电磁干扰的同时也向电网系统和周围环境释放电磁干扰.在设计制造电力电子装置时,应考虑到电力电子装置在工作时所产生的电磁干扰不对在同一环境中工作的其它电子设备的运行产生不良影响,同时来自外部环境的电磁干扰又不会影响电力电子装置的工作.能做到这一点,就称电力电子装置具有电磁兼容性.电磁兼容性是一个与电气利用相关的环境问题.对现代技术社会的确立及确保其安全性具有重要意义.因此在电力电子装置的设计、制造过程中应引起高度的重视,并作为一个重要的课题进行研究.电力电子装置对电磁干扰的承受水平以及装置自身所产生的电磁干扰水平均与电磁兼容性有关系.可用图1表示产生电磁干扰的水平、装置抗干扰的水平及与电磁兼容性之间的关系.从电力电子装置设计制造的角度来看,如果允许产生较高的电磁干扰,而抗干扰水平又较低,设计制造要容易些.可是,若允许产生较高的电磁干扰,将会影响其它电子设备的正常工作.而且来自外部的电磁干扰又会影响电力电子装置自身的工作.所以,必须在两者之间取得平衡,满足电磁兼容性的要求.在正常使用环境中,应根据国家标准设定电磁兼容性的水平.电力电子装置自身所产生的电磁干扰必须低于电磁兼容性水平,而抗电磁干扰水平必须高于电磁兼容必须性水平.电力电子装置的主电路中的电流几乎都是工作在开关状态的,其控制系统多采用微电子技 本文收到日期:1996-05-31 第一作者:男.41.硕士.讲师图1　电磁干扰和电磁兼容性的关系术,因此,从自身安全运行的角度,在设计上也必须考虑电磁兼容性.2　传导干扰和辐射干扰根据国标GB 4365-84将沿导体传播的电磁干扰定义为传导干扰;将通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰定义为辐射干扰.电力电子装置采用半导体开关器件使主电路中的电流工作在开关状态进行电能变换的.正因为如此,对交流电源而言,将会使电流波形发生畸变;若电源是直流电源,将会使直流电流发生脉动;由于电源内存在阻抗,会使电源电压发生波动;由于电磁感应现象,向外辐射电磁波,将在通讯线路中产生干扰电压;另外主电路工作在开关状态,对电源而言,会产生象瞬间短路那样的电压波动.上述这些电磁干扰归纳起来可分为传导干扰和辐射干扰.2.1　传导干扰的种类A )高次谐波电压畸变电力电子装置从电网吸收的高次谐波电流,因电源内阻的存在使电源电压发生畸变.对于循环换流器和间接式的频率变换装置,由于电源频率和输出频率相互作用,在高次谐波中产生边频带.这个边频带和高次谐畸变是有区别的,称为中间高次谐波畸变.B)电压波动可控式变流装置在换流重叠的情况下,因开关器件的动作而使电源出现瞬间短路,从而引起电源电压波动.另外,对输出功率的调整将引起从电源吸收的无功功率的变化.因电源内阻的存在,也将引起电源电压的波动.C)三相电压不平衡电力电子装置多采用三相交流电源供电,由于其控制系统运行不佳等原因,将使三相电源不平衡,从而引起三相电压不平衡.D)对电力线载波系统的影响对电力系统的波动控制和自动引导系统,有时采用配电线来传送控制信号.电力电子装置所产生的不正常的或过大的电磁干扰,应注意不要影响配电线中的信号传送.2.2　辐射干扰的种类A )感应干扰电力电子装置所产生的高次谐波等引起电磁辐射,其能量依照波的传播规律在空间传播因电磁感应而在周围的信号线和通讯线路中产生干扰信号.比如交流电气铁路的回流线和直流供电线路流过比较大的畸变电流的设备,如电话线等与其平行将会在电话中产生噪声.B)静电耦合干扰由于存在线路对地电容以及和线路间耦合电容,因静电耦合会感应出高频干扰电流.电力电子装置如没有过高频率的干扰成分时,可以将耦合电容对应的电纳与干扰电压的乘积看成是等值的噪声电流源.59第　1　期林成武等:电力电子装置的电磁兼容性和电磁干扰C)电磁辐射对于远离干扰源的电子设备,也将承受来自干扰源的电磁波的干扰.与电力电子装置有关的一个典型的例子是具有天线作用的直流供电线路,会在很大范围内产生电磁辐射干扰.当然对电力电子装置之中的和距离电力电子装置近的控制设备所承受的直接干扰也会影响控制设备的正常工作.3　电磁干扰的基本对策电力电子装置所产生的电磁干扰,不仅影响工作环境中的其它电子设备正常工作,而且也对自身的控制系统产生不良影响.表1和表2为部分传导性干扰源和辐射性干扰源的参数,表3为电流不超过16A的带半导体器件的调节控制器的干扰电压允许值.其它电子产品的干扰电压允许值请参阅相关的技术标准.表1传导性干扰源干　扰　源　频谱日　光　灯0.1～3MHz计算机机箱50KHz～20MHz 信　号　线0.1～25MHz 电　源　线1～25MHz转换开关0.1～25MHz 电力控制器2～15MHz真空吸尘器0.1～1MHz电 晕0.1～10MHz表2辐射性干扰源来　源 频谱　谐振发生器30～1000M Hz电 机10～400KHz开关电弧30～200MHz固态开关300～500KHz电力开关装置100KHz～300M Hz 电力线50KHz～4MHz继电器10KHz～200MHz 双稳电路10KHz～200MHz 目前,电力电子装置发展的趋势日趋自动化、小型化,对其工作可靠性的要求进一步提高,对电磁干扰的裕量进一步降低.因此在设计电力电子装置时必须进行抗干扰设计,其基本任务是使系统或装置既不因外界电磁干扰的影响而误动作或丧失功能;也不向外界发送过表3带半导体器件的调节控制器的干扰电压允许值频段允许值频段/MHz允　许　值/L V电源端 负载端　辅助端0.15～0.50668080 0.50～5.0607474 5.0～30607474大的噪声干扰,以免影响其它系统或装置的正常工作,抗干扰设计主要遵循下列三条原则:(1)抑制噪声源,直接消除干扰产生的原因;(2)切除电磁干扰的传递途径,或者提高传递途径对电磁干扰的衰减作用,以消除噪声源和受扰设备之间的噪声耦合;(3)加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力,降低其噪声敏感度.抗干扰技术的基本方法是基于上述的三条原则进行的.一般来说,对于噪声源,可采用滤波、阻尼、屏蔽、阻抗匹配、对称或平行配线,以及电路去耦等措施;对于被于扰设备,可采用信噪比、增加开关时间、提高功率等级,以及对电源和信号滤波等措施.这些措施在系统或装置中既60沈　阳　工　业　大　学　学　报第　19　卷有自己的作用,又是互相关联的.根据电磁环境,装置的工作要求选用,往往是同时采用多种措施,在定性分析的基础上,还要有定量分析,才能得到满意的抗干扰效果.总之,在设计、制造、使用电力电子装置时应对电磁兼容性和电磁干扰给予足够的重视.参考文献1　中国电工技术学会电工标准研究会编.电工最新基础标准应用手册北京:,机械工业出版社1992EMC and EMI of Power Electronic DevicesLin Chengwu ,Liu H uansheng(Dept.of Electr onic Engineering,SP U)Abstr actThe aim of this paper is to analyse the r easons and the variety of EMI resulted from Power Electronic Devices as well as basic measures to resist EMI.Some methods are proposed to analyse the relations between EMI and EMC.Key wor ds :power electr ic devices ;electric magnetic compatibility ;electric magnetic interf er ence ;basic measur es【待发表文章摘要预报】弧焊机器人在摩托车车架主管组焊中的应用石运伟 王宗杰 介绍了应用焊接机器人进行摩托车JL-70车架组焊的自动化生产线,重点详细叙述了车架主管组焊工作站的工作情况.61第　1　期林成武等:电力电子装置的电磁兼容性和电磁干扰。

电力电子技术中的电磁兼容性设计电磁兼容性设计是电力电子技术中必须关注的一个重要方面。

电力电子设备需要在分布式电源、智能电网、清洁能源和高速列车等应用场景中发挥作用，因此在这些应用场景中需要高度注意电磁兼容性的问题。

在本文中，我们将讨论电力电子技术中的电磁兼容性设计。

1. 什么是电磁兼容性？在我们开始讨论电力电子技术中的电磁兼容性设计之前，让我们首先了解一下什么是电磁兼容性。

电磁兼容性通常是指电子设备在电磁环境中与其他设备、系统或环境进行协调、共存甚至共生存的能力。

简而言之，电磁兼容性是一种能够确保电子设备能正常运行且在电磁环境中不产生外部干扰或承受来自外部的干扰的能力。

2. 电力电子技术中的电磁兼容性电力电子技术中的电磁兼容性设计是确保电力电子设备能够在电磁环境中工作并保持高效性的重要一环。

因为电力电子设备通常在高功率状态下运行，为了确保其不受来自其他设备的干扰以及不会对其他设备或环境造成干扰，必须从设备选型、设计、制造和安装等方面考虑电磁兼容性。

3. 电磁干扰的来源电磁干扰的来源是多方面的，它可以来自电力电子设备自身，也可以来自其他设备或环境。

在电力电子技术中，电磁干扰主要来自以下几个方面：(1) 电源/信号线。

电源和信号线是交流电功率/信号输入和输出的主要途径。

这些线路可以作为天线，发射和接收电磁波信号。

(2) 开关元件。

开关元件的开关动作会产生大量噪声和高频随机变化，从而产生电磁干扰。

(3) 电磁辐射。

所有的电子设备都会产生电磁辐射。

尤其是在高压和高功率设备中，电磁辐射可能会对周围的设备和人产生影响。

4. 电磁兼容性设计的方法电磁兼容性设计是为了确保电力电子设备可以在电磁环境中正常工作而采用的一系列方法和手段。

这些方法和手段包括：(1) 策略性地选择设备。

在电力电子设备设计的起始阶段，选择高品质的设备是非常重要的。

例如，低噪声、低漏磁等特性的元器件可以降低设备的电磁辐射和电磁信噪比。

(2) 开展电磁兼容性分析。

电力电子技术在电磁兼容性中的应用电力电子技术是指利用电子技术对电力进行转换、控制和处理的一门学科。

它在现代电力系统中有着广泛的应用，为电力的输送和使用提供了便利。

然而，随着电子设备的日益普及和电力系统规模的不断扩大，电磁兼容性问题也越来越突出，给电力系统的安全可靠运行带来挑战。

本文将介绍电力电子技术在电磁兼容性中的应用，包括屏蔽技术、滤波器设计和电磁干扰抑制方法等方面。

一、屏蔽技术电磁辐射是电力电子设备所产生的电磁波在空间中传播的过程，当电磁波遇到传输介质时，一部分能量会被吸收，一部分能量会沿着传输介质的表面传播，这就是电磁波的辐射。

为了减少电磁辐射对周围电子设备的干扰，我们可以采用屏蔽技术来限制电磁辐射。

屏蔽技术主要包括外屏蔽和内屏蔽两种形式。

外屏蔽是通过在电力电子设备的外部加上金属屏蔽箱或屏蔽罩，将电磁辐射限制在设备内部。

内屏蔽则是在电子设备内部进行局部屏蔽，可以采用金属箔、金属网等材料进行内部结构的屏蔽。

二、滤波器设计电力电子设备在工作过程中会产生高频噪声和谐波信号，这些信号会通过电力线路传播，对其他设备产生干扰。

为了滤除这些干扰信号，需要设计合适的滤波器。

滤波器设计的关键是选择合适的滤波器类型和参数。

常见的滤波器类型包括低通滤波器、带通滤波器和陷波滤波器等。

根据实际需求选择合适的滤波器类型，并根据电磁兼容性测试结果进行参数调整，可以有效地抑制电磁干扰。

三、电磁干扰抑制方法除了屏蔽技术和滤波器设计外，还可以采取其他一些电磁干扰抑制方法来提高电力电子设备的电磁兼容性。

1. 接地设计：电力电子设备的接地设计是影响其电磁兼容性的重要因素。

合理设计接地系统可以降低电磁辐射和接收到的外界干扰，提高设备的免疫能力。

2. 引入消噪器：消噪器是通过引入衰减器、吸波器或电磁隔膜等元件来减小电磁干扰的设备。

通过选择合适的消噪器类型和位置，可以有效地抑制电磁干扰信号。

3. 降噪技术：降噪技术是指在电力电子设备设计过程中，通过合理的电路布局、信号处理和滤波等手段，降低电磁辐射和传导干扰，提高设备的抗干扰性能。

电气工程师如何解决电力设备的电磁兼容问题电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）是指一个设备在电磁环境中与其他设备无干扰地工作的能力。

对于电力设备来说，保障电磁兼容性非常重要，因为电力设备可能会产生电磁辐射，而且也需要能够抵御外部电磁辐射的干扰。

为了解决电力设备的电磁兼容问题，电气工程师可以采取以下措施：1. 设计合理的电路板布局电路板布局对电力设备的电磁兼容性至关重要。

电气工程师应该根据电磁兼容的要求，合理布局电路板上的元器件。

首先，要避免高频电路和低频电路之间的干扰，将它们放置在不同的区域。

其次，要避免敏感信号和高功率信号之间的干扰，可以采取物理隔离措施或者使用适当的滤波器。

此外，还应该减少回路长度和面积，降低电磁辐射。

2. 选择合适的滤波器滤波器可以在电路中滤除高频噪声，减少电磁辐射和干扰。

电气工程师可以根据实际需求选择合适的滤波器类型，如陶瓷滤波器、电解电容滤波器等。

滤波器的安装位置和参数也需要谨慎选择，以确保其有效过滤电磁干扰。

3. 使用屏蔽材料和屏蔽结构屏蔽材料和屏蔽结构可以有效地阻挡电磁辐射和干扰信号的传播。

电气工程师可以在设计电力设备时使用金属屏蔽箱、铁氧体磁环等屏蔽结构，或者在电路板上使用金属屏蔽层和屏蔽罩，以减少电磁泄漏和外部电磁干扰。

4. 进行电磁兼容性测试在电力设备的设计和制造过程中，进行电磁兼容性测试是非常重要的。

通过电磁兼容性测试，电气工程师可以检测设备是否符合相关标准和要求，及时发现和解决潜在的电磁兼容问题。

常见的电磁兼容性测试包括辐射测量、传导测量和抗扰度测量等。

5. 优化接地系统接地系统是保障设备电磁兼容性的基础。

电气工程师应该合理设计和优化设备的接地系统，确保设备的接地点良好连接，排除接地回路中的干扰源，减少接地回路的电阻和电感等。

此外，还可以采用分离接地、多点接地等策略，提高设备的抗干扰能力。

综上所述，电气工程师在解决电力设备的电磁兼容问题时，需要合理布局电路板、选择合适的滤波器、使用屏蔽材料和屏蔽结构，进行电磁兼容性测试，以及优化接地系统。

电力电子装置电磁兼容分析摘要随着电磁兼容法规在海内外的普遍实施，电磁兼容问题在电力电子领域受到了越来越多的关注。

本文回顾了国内外最近几年对电力电子装置电磁兼容/电磁干扰问题的研究进展，内容包括功率变流器的电磁干扰分析及抑制技术、电机传动的电磁干扰分析及抑制技术、EMI滤波器的寄生效应等。

最后讨论了电力电子装置电磁兼容技术的发展趋势。

关键词：电磁兼容EMI 抑制电力电子装置1 引言电力电子装置的电磁干扰行为与其他电子设备比如通信系统的电磁干扰行为没有本质上的区别。

电磁干扰的产生需要具备三个条件：第一是干扰源；第二是干扰耦合途径；第三是干扰敏感设备。

三者构成了电磁干扰的三个基本要素。

然而从应用的角度来考虑，电力电子装置的电磁兼容问题具有如下内在特征。

就EMI 而言，虽然电力电子装置的开关频率远低于通信系统的信号频率，但是它的工作电压、工作电流和处理的功率都更高。

电力电子装置的主功率开关器件在开关过程中产生非常高的电流和电压变化率，即非常高的di/dt 与du/dt，它们通过电路中寄生电感和寄生电容产生强烈的瞬态噪声。

因此，主电路开关器件和相关的电路产生的电磁噪声成为电力电子装置中的主要电磁干扰源，并主要以传导和近场干扰源的形式出现。

当然一些高频、高功率电源，诸如高频感应加热电源和等离子体电源等，也会产生强烈的辐射电磁干扰。

而且，所有电力电子装置也会导致严重的EMI 噪声和市电谐波电流注入到电网中，这就不仅污染了电网，也会影响连接到同一电网中的其他电气电子设备的正常工作。

从某种意义上来说，与通信设备比较，电力电子装置产生的EMI 问题可能会更严重。

考虑到EMS 问题，相比通信系统，电力电子装置的控制器通常门限电压更高、尺寸更大，这很容易让人理解为电力电子装置的EMS 问题比电子通信系统的要更容易解决。

然而，下面一些事实使得电力电子装置的EMS 问题依然不可忽视：（1）面临更大的噪声强度。

电力电子装置的噪声电压能达到数百伏甚至上千伏，di/dt 和du/dt 能分别达到103A/µs 和104V/µs。

电力电子装置设计的电磁兼容性分析电力电子装置是电能转换的关键设备，其应用范围涉及到工业、航空、能源等多个领域。

与该领域相关的一个非常重要的问题便是电磁兼容性（EMC）。

电磁兼容性是指在电磁环境条件下，电气设备不产生对外部设备和系统的电磁干扰并不受外界电磁干扰的能力。

本文将探讨电力电子装置的电磁兼容性分析，以及如何通过合适的设计以提高电力电子装置的电磁兼容性。

1.电磁兼容性的意义电气设备主要是为了给人们提供电力、通讯、计算机以及一些其他的功能，但它们在工作过程中也会产生较强的电磁辐射。

当其处于工作状态下时，可以产生电磁波，这种波是不可避免的。

在一定频率范围内，无线电波可以对电磁辐射敏感的电气设备产生电磁干扰，从而影响其他设备的正常工作。

为了避免设备之间的相互干扰，电磁兼容性就显得非常重要。

2.电磁辐射和电磁敏感性电磁辐射是指电气设备产生的电磁波，其频率在30 kHz到300 GHz之间。

电磁敏感性是指一些设备会受到电磁波的影响，表现为在电气设备中的信号或电压不正常的变化。

当电力电子装置工作时，可以不可避免地产生电磁辐射。

如果该辐射强度较强，将会对周围电气设备造成干扰，从而影响它们的工作。

因此，减少电磁辐射对其他设备的影响便是提高电力电子装置电磁兼容性的关键。

3.电磁辐射的控制电磁辐射的控制可以采取下面的方法：（1）策略性地布局布局分为前向布局和反向布局。

前向布局表示通过更好地位置来控制电磁辐射，如选择最佳的板层和零件布置，以便减少电磁场的穿透。

反向排布代表采用更加合适的底板连接来减少电磁能量的引进。

（2）适当选择器件适当的器件可大大减少电磁辐射。

比如，在选择电容器时可以选择那些斜面封装，这些电容器既紧凑又能更好地考虑EMC。

（3）引脚、电路板和布线合适的引脚、电路板和布线都对EMC控制非常重要。

比如，为了减少浪涌对于电路板的影响，可采用轻型的电感线圈，具有等效排阻以减少板线干扰。

（4）减少传输噪声传输的数据和信息是EMC控制的一个重要方面。