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高压变频器控制器的电磁兼容设计
发布时间:2017-09-15 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
控制器如图1所功率电感示：它是由控制板（cpu板），相控a、b、c板（统称pwm板），信号采集板（it板），电源板，总线底板（图3）和壳体组成，cpu板、pwm板、it板、电源板是按照一定顺序插在总线底板上的。
3 在进行电磁兼容试验过程中出现的问题
电磁兼容故障现象在设备的电磁兼容问题主要在做电快速脉冲试验时暴露，现象如下：
（1）在电源输入端口上施加电快速脉冲群时，主cpu板上的芯片损毁；
（2）在信号端口施加电快速脉冲群时，数据出错。
4 导致电磁兼容故障的原因分析
经过对设备进行反复试验以及对设备的结构进行分析，认为设备在电磁兼容设计方面主要存在以下问题：
（1）电源端口处缺少电磁干扰消除电路/器件，使电快速脉冲能量进入设备，并在电路中传播；
（2）电源的交流端口与直流端口靠的过近，结果在交流端口上注入电快速脉冲时，能量直接耦合到了直流侧，传入电路，形成干扰；
（3）cpu板距离电源输入口过电感生产近，使通过电源端口进入设备的电磁干扰直接耦合到cpu板上；
（4）设备电路屏蔽不好，由于电快速脉冲干扰的频率很高，因此当在电源线和信号线上做试验时，伴随着较强的空间辐射，这些辐射会直接感应到电路上形成干扰；
（5）信号端口缺少电磁干扰滤波电路，因此向信号线上注入电快速脉冲干扰时，干扰能量直接进入电路，对电路形成影响。
5 解决方案
5.1 总线底板的电磁兼容设计
（1）改变控制板在底板上的位置，使其远离干扰最严重的电源端口（图3最左面两排端子），将其放置在底板的与电源端口相对的另一侧（图3最右端）。
（2）底板设计成四层板，除了中间两层作为走线层以外，将最外侧的两层（顶层、底层）作为屏蔽层，与机箱配合，构成屏蔽体。底板与机箱之间连接，如图2所示，在线路板板上屏蔽层，与机箱配合预留一周导电层，在上面安装弹性电磁密封材料（例如导电泡棉），与机箱构成连续导电体。
（电感生产厂家3）上面第2项中的屏蔽层与直流电源地在信号电缆的端口处相连，但要设计成通过短路线连接，将来做试验时，根据试验情况决定是否需要连接。
（4）将5v转3.3v、5v转2.5v和24v转5v的部分器件及其周围电路放置到底板上，防止电源板上的干扰直接串入这些二次电源对电路形成的干扰。并在每路输出加lc滤波电路。具体放置位置：将这些电压转换电路（直流变换器和lc滤波电路）安装在离电路板电源输入插槽近的地方，如见图3所示。
（5）电源板与底板之间的连接插座为两个，一个用于交流，另一个用于直流，这样避免交流线上的干扰直接耦合进直流侧。交流输入的插座除l、n线的接线针脚外其余的针脚全部接地的屏蔽层。
（6）在交流输入端安装电快速抑制器和浪涌抑制器（气体放电管和压敏电阻），安装的位置为底板的交流电源输入插槽后面，并将插头上的安全地线与底板上的屏蔽层地相接。
（7）在电源板的直流输出端插槽旁安装直流滤波器，将通过各种途径耦合到直流侧的电磁干扰滤除，具体方法是：在电源板上输出的直流电源安装直流电源滤波器，其原理框图如图4所示。
（8）底板上的外部plc信号/开关量信号的输入端口安装信号线滤波器，具体做法是：插座的每根信号线上安装如图4所示的滤波电路。图5中的电感为铁氧体磁珠（尺寸尽量大），电容为0.1μf，与底板上的屏蔽层电感厂相连绕行电感器。安装时，要尽量靠近插座。
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