变频器电磁兼容的定义和标准

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   由于在运行中的半导体开关器件的PWM高速通断动作，导致输出电压波形中包含着许多谐波分量，引起高次谐波和电磁干扰，会对其本身及外围敏感电子设备（如对工厂自动化生产线、传感器、仪器仪表、显示器等及供电电网）产生干扰。变频器也会受外部侵入电磁噪声或自然界的许多干扰源，如静电、雷击甚至自太空的噪声等的影响而引起误动作。在生产中，要求变频器既不能干扰其他设备，也不能因其他干扰而动作异常。电磁干扰这种双重性和相容性在国际上用电磁兼容性(Electro MagneticCompatibility，EMC)来衡量。因此变频调速系统的电磁兼容设计是该系统设计中的重要环节，变频调速系统电磁兼容设计的好坏在很大程度决定了系统的可靠性。

    按照国际电工委员会发布的IEC50-161《电磁兼容术语》的规定，电磁兼容性是电子设备的一种性能，该性能使电子设备受到电磁干扰而仍能完成其正常功能，且不产生不能容忍的电磁骚扰。所谓电磁是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁干扰是指，由电磁骚扰引起的可能导致设备、传输通道或系统性能下降的现象。

    电磁骚扰的来源包括雷电、核爆等强电磁脉冲、静电及所有正常和非正常的电气动作过程。可以说，凡有电磁现象存在的地方都有电磁兼容的问题：所有电器和电子设备工作时都会有各种各样的电压电流变化，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，由电路发射到周围的环境中。高速飞行器与大气的相对运动、合成材料的缠绕、流体（石油、天然气等）的高速传输、化纤织物与人体的摩擦等都可能产生电磁能量，由于静电积聚的隐蔽性和释放过程的突发性，造成的危害程度不亚于谐波和强电磁脉冲。根据定义，一个电子、电工产品应在通电工作时，既不通过传导、辐射、耦合等方式向外部发出超过标准规定的电磁噪声，同时又能够承受一定程度的来自外部或系统自身的电磁噪声干扰而正常工作。

    EMC国际标准分为辐射标准和防护标准。辐射标准用于限制电气、电子设备辐射的干扰波。防护标准则用于提高电气、电子设备对外干扰的耐受能力。EMC标准包含基本标准、通用标准、产品标准3类。基本标准主要是规定EMC的试验和测试方法等；通用标准规定了对于特定的产品和产品系列的允许值和具体测试方法的规定，主要是根据产品的性质而不是用途来制定的。按照频率的范围，EMC标准以9kHz为界限，将电气、电子设备的频率分成高频和低频两类。对电工、电子产品或系统使用的电磁环境而言，国际上将电磁环境分为第一类环境(A)、第二类环境(B)两类，并分别规定了电磁发射的限值电平。第一类环境(A)即工业环境，指有工、科、医射频设备的环境；频繁切断大感性负载、大容性负载的环境；大电流并有强磁场环境等。第二类环境(B)即民用环境，包括居民区、商业区及轻工业环境，指居民楼群、商业零售网点、商业大楼、公共娱乐场所、户外场所（如加油站、停车场、游乐场、公园、体育场等）。减少电磁干扰的发生并提高抗电磁干扰的能力是电磁兼容性的核心内容。

    根据电磁感应、趋肤效应、电磁振荡与电磁波传播等基本物理规律可知，电磁物理量随时间变化越快，越容易感生电磁干扰；频率越高越容易产生辐射；电磁场强度与距离平方成反比；一些灵敏度高的未屏蔽电路容易产生耦合等。对于变频器的应用环境，电磁干扰源、电磁干扰传递途径可分为电磁干扰( Electromagnetic Interference，EMI)、  电磁辐射(Electromagnetic Radiation，EMR)、射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)和电磁脉冲(Electromagnetic Impulsive Noise，EMN)等。电磁辐射是指能量以电磁波形式由源发射到空间，并在空间传播的现象，电磁辐射的含义有时也包含电磁感应现象。射频干扰即无线电频率干扰，指由无线电频率干扰引起的有用信号接收性能的下降。无线电频率干扰是具有无线电频率分量的电磁干扰。电磁脉冲指电磁脉冲噪声和电磁脉冲干扰，是在特定设备上出现的，表现为一连串清晰脉冲或瞬态的噪声或电磁干扰。

    电磁兼容性标准定义了与电气设备有关的两个特性，噪声发射和抗扰度，规定噪声发射和抗扰度的极限值取决于电气设备应用时所处的环境，第一类环境（民用环境）和第二类环境（工业环境）。在民用环境下，当电气设备接至公共电源系统时，对噪声发射具有严格规定但可以要求有较低的抗扰度；相反，在工业环境中，对电气设备的抗扰度要求很高，但对噪声发射要求却较低。如果电气设备是系统的一个组成部分，它不要求一开始就满足有关发射和抗扰度的要求，但整个系统必须符合相关电磁兼容性的要求。一般来说，电气设备必须同时具有对高频和低频干扰的抑制能力，而低频干扰主要是指电源电压波动、欠电压和频率不稳定等。通常变频器能够运行在有较高电磁干扰的工业环境中，此时它既是噪声发射源，又是噪声接受器。作为噪声发射源，它将产生电源干扰，经由供电电源线传输产生电磁干扰。作为噪声接受器，它必须具有一定的电源抗扰性，对电源干扰具有内部抗扰性和外部抗扰性，具有在其常规输入端处存在电磁干扰时能正常工作而无性能降低的能力，以及在电磁干扰经由除常规输入端以外的途径侵入的情况下，能正常工作而无性能降低的能力。