EMC Prestasiestoetse Ontwerp en Verbetering vir Elektroniese Spansensors

1 Oorsig van EMC-voorstelling van elektroniese spanningsvervangers
1.1 Definisie & Vereistes van EMC

Elektromagnetiese verenigbaarheid (EMC) verwys na die vermoë van 'n toestel/stelsel om ongestoor in 'n gegewe elektromagnetiese omgewing te werk en om onaanvaarbare elektromagnetiese storinge aan ander entiteite te voorkom. Vir elektroniese spanningsvervangers vereis EMC stabiele meetprestasie in komplekse omgewings, sonder om ander toestelle te stoer. Hul EMC-voorstelling moet tydens ontwerp en vervaardiging in ag geneem en verseker word.

1.2 Werkprinsipe

Elektroniese spanningsvervangers maak gebruik van elektromagnetiese induksie en hoëakkuraatheidselektroniese meting om hoëspanningsignale in kragstelsels om te skakel na laespanningsignale. Dit bestaan tipies uit 'n primêre sensor, sekondêre omskakelingssirkuit en seinverwerkingseenheid: die primêre sensor transformeer hoëspanningsignale in swak stroom/spanning proporsioneel aan die primêre spanning; die sekondêre sirkuit skuif hierdie verder om na standaard digitale/analoogsignale; die verwerkingseenheid filter, versterk en kalibreer signale om meetakkuraatheid en -stabiliteit te verbeter. Hulle kan spanning, stroom en krag van 'n enkele sirkel meet (soos in Figuur 1 getoon), of spanning/stroom van enkele/meer as een sirkels.

1.3 Analise van Elektromagnetiese Storing & Sensitiewiteit

Elektroniese spanningsvervangers is blootgestel aan elektromagnetiese storinge van ander elektriese toerusting (bv. donderimpuls, tussentydse oorspannings van skakelbewegings), wat die meetprestasie vermindering (bv. verhoogde foute, onstabiele leeswaardes).

2 Analise van Elektromagnetiese Verenigbaarheid Prestasietoetse vir Elektroniese Spanningsvervangers (EVT)
2.1 Toetsinhoud en Evalueeringsmaatstawwe

Die elektromagnetiese verenigbaarheid prestasietoets van 'n EVT is 'n belangrike stap om sy stabiele en akkurate werking in werklike omgewings te verseker. Die toets fokus op die evaluering van die EVT se weerstand teen storinge en sy prestasie onder verskillende elektromagnetiese storinge. Evalueeringsmaatstawwe word verdeel in Graad A en Graad B op grond van die erns van toetsresultate:

• Graad A: Behou normale prestasie binne die akkuraatheidspesifikasiegrense. Die evalueering vereis dat wanneer die EVT blootgestel is aan elektromagnetiese storinge, sy meetakkuraatheid binne die gespesifiseerde grense moet bly. Dit verseker dat die uitsetspanningssein ooreenstem met die werklike waarde en nie die normale monitering en beheer van die kragstelsel versteur nie.

• Graad B: Laat voorlopige vermindering van meetprestasie toe wat nie verband hou met beskermingsfunksies nie. Die maatstawwe staan voorlopige vermindering van meetprestasie toe onder elektromagnetiese storinge, mits dit nie die normale operasie van beskermingsfunksies versteur of die toestel herlaai/herbegin nie. Die uitsetspanning moet binne 500 V beheer word om onnodige storing of skade aan die kragstelsel te voorkom.

2.2 Gelei Storingtoetse

Gelei storing verwys na elektromagnetiese storinge wat via geleidende paaie (bv. drade, metaalpipe) oorgedra word. Vir EVTs is gelei storing 'n groot uitdaging.

• Elektriese Vinnige Transient/Burst (EFT/B) Toets: Simuleer tussentydse storinge van induktiewe laste (bv. relais, kontakters) tydens skakeling, wat tipies wyd frekwensiespektrum het en EVT-operasie kan versteur. Die toets pas 'n reeks vinnige transient bursts toe op die EVT, waarnemend die stabiliteit en akkuraatheid van die uitsetspanningssein om weerstandsvermoë teen storinge te evalueer.

• Stoot (Impuls) Immunitietoets: Simuleer tussentydse oorspannings/strome van skakelbewegings, donderslag, ens. Hierdie gebeure dra hoë energie en kort duur, wat die EVT se isolasie en meetakkuraatheid ernstig impakteer. Die toets pas stootspannings toe op die EVT om sy vermoë om storinge sonder skade of prestasievermindering te verdra, te verifieer.

2.3 Gestraalde Storingtoetse

• Kragfrekwensie Magnetiese Veld Immunitietoets: Evalueer die EVT se prestasie in kragfrekwensie magnetiese veld omgewings. Deur 'n beheerde kragfrekwensie magnetiese veld toe te pas, waarnem die toets die stabiliteit en akkuraatheid van die uitsetspanningssein om weerstandsvermoë teen storinge te evalueer.

• Afgestremde Oskillerende Magnetiese Veld Immunitietoets: Simuleer afgestremde oskillerende magnetiese velde wat gegenereer word wanneer isolerende skake in hoëspanningsonderstations op hoëspanningsbusbars beweeg. Hierdie velde het vinnige dektempytingskoers en hoë frekwensies, wat potensieel die EVT se meetakkuraatheid kan versteur. Die toets pas afgestremde oskillerende magnetiese velde toe om te kyk of die EVT stabiele meetprestasie behou.

• Puls Magnetiese Veld Immunitietoets: Simuleer puls magnetiese velde van donderslag op geboue of ander metaalstrukture. Hierdie velde het vinnige stygingstye en hoë piekintensiteite, wat die EVT se isolasie en meetakkuraatheid bedreig. Die toets pas puls magnetiese velde toe om die EVT se vermoë om storinge sonder skade of prestasievermindering te verdra, te verifieer.

• Radio Frekwensie Straling Elektromagnetiese Veld Immunitietoets: Evalueer die EVT se prestasie in radio frekwensie (RF) stralingsomgewings (bv. industriële elektromagnetiese bronne, radiouitsendinge, mobiele kommunikasie basisstasies). Deur beheerde RF stralingsvelde toe te pas, waarnem die toets die stabiliteit en akkuraatheid van die uitsetspanningssein om weerstandsvermoë teen storinge te evalueer.

3 Ontwerpprinsipes vir Elektromagnetiese Verenigbaarheid van Elektroniese Spanningsvervangers
3.1 Sirkuitontwerpprinsipes

• Dreven Grondontwerp: In sirkuitontwerp, gebruik dreven grondtegnologie om seinlyne van die chassis te isoleer. Dit verhoed dat storingstrome op die chassis direk gekoppeld word tot die seinresirkuit, wat geraasstooring verminder en seinakkuraatheid en -stabiliteit verbeter.

• Rasionele Bedryfslayout: Regtig stel kraglyne, grondlyne en verskeie seinlyne – dit is sleutel om koppelingstooring te minimeer. In EVT-sirkuitontwerp, verseker minimale koppeling tussen lyne. Metodes soos laagbedryfsbedrading en ortogonale roete (om parallel loop te vermy) verminder elektromagnetiese induksie en kapasitiewe koppeling.

• Filterkonserantontwerp: Implementeer filterkonserante by die kraginvoer van modules om storingseine wat deur die kragverskaffing ingaan, te onderdruk. Kies konserantes op grond van parameters soos kapasiteit, spangraad en frekwensiekenmerke om effektief hoogfrekwensie geraas en storing van die kragbron te filter.

• Laagvlak Logikaontwerp: Vermied onnodige hoë logikavlae om sirkuitkragverbruik en hoogfrekwensiestoring te verminder. In EVT-sirkuitontwerp, gee voorrang aan laagvlaklogikaapparate (bv. 3,3 V-toestelle) om hoogfrekwensie geraas emissie en ontvang te minimaliseer.

• Styg/Verval Tydbeheer: Kies die traagste toelaatbare styg- en vervaltye (binne sirkuitfunksiegrense) om onnodige hoogfrekwensiekomponente te vermy. Dit help om hoogfrekwensie geraas in die sirkuit te verminder en seinstabiliteit en -akkuraatheid te verbeter.

3.2 Interne Struktuurontwerpprinsipes

• Volledig Geslote Skildstruktuur: Gebruik 'n volledig geslote skild vir die chassis, wat goeie kontak tussen alle oppervlakke en regte gronding verseker. Dit blokkeer effektief buitenelektromagnetiese veldstooring, en beskerm interne elektroniese sirkuite teen buitentoestande.

• Minimiseer Blootgestelde Bedryflengtes: Hou al die blootgestelde drade binne die chassis so kort as moontlik om elektromagnetiese straling en koppelingstooring te verminder. In EVT-interne ontwerp, optimaliseer komponentlayout en -posisie om blootgestelde bedryflengtes te minimaliseer.

• Kabelgroepering en -bundeling: Groepeer drade volgens seinagtigheid (bv. skei digitale en analoge lyne) en handhaaf gepaste afstande tussen groepe. Dit verminder kruispraat tussen drade, wat seinduidelikheid en -akkuraatheid verbeter.

• Leitende Liempast: Gebruik leidend liempast by alle chassisgrensverbindinge om goeie elektriese verbinding en skilddoeltreffendheid te verseker. Dit verminder kontakweerstand en verhoog die skild se prestasie.

4 Strategieë vir die Verbetering van Elektromagnetiese Verenigbaarheid Prestasie van Elektroniese Spanningsvervangers
4.1 Anti-storingontwerp van Kragpoort
4.1.1 Installeer Kragfilters

'n Kragfilter is 'n effektiewe elektromagnetiese storingonderdrukkingstoestel wat hoëfrekwensie geraas en tussentydse pulse in die kragverskaffing kan filter, wat die reinheid van die kraginvoer verseker. Wanneer 'n kragfilter gekies word, kies die geskikte filtermodel en spesifikasie volgens die gerate krag en werklike omgewing van die EVT, en verseker dat die filter naby die kraginlaat geïnstalleer word vir die beste filtereffek.

4.1.2 Neem Redundante Kragverskaffingontwerp aan

Om die betroubaarheid van die kragverskaffing van die EVT te verbeter, word 'n redundante kragverskaffingontwerp aangeneem, d.w.s. twee of meer kragmodule word geconfigureer. Wanneer een kragmodule faal, kan ander kragmodule vinnig die kragverskaffingstaak oorneem om die normale operasie van die EVT te verseker. Dit verbeter nie net die anti-storingvermoë van die EVT nie, maar ook sy algehele stabiliteit.

4.1.3 Versterk Skilding en Gronding van Kraglyne

Kraglyne is een van die belangrike padte vir die verspreiding van elektromagnetiese storing. Om elektromagnetiese storing op kraglyne te verminder, word geskilde kable gebruik om die kraglyne in 'n metaalskilddag te omhul, wat die straling en koppeling van elektromagnetiese golwe verminder. Tegelykertyd, verseker goeie gronding van die kraglyne, wat die storingstroom in die grond lei om skade aan die EVT te voorkom.

4.2 Elektrostatische Ontlaadingbeskerming van Seinpoorte
4.2.1 Installeer Tussentydse Storingabsorpsiekomponente

Tussentydse storingabsorpsiekomponente, soos Tijdelike Spanningsdempers (TVS) en varistors, kan vinnig die ontladingenergie tydens elektrostatische ontlading absorbeer en die spanning binne 'n veilige vlak beheer, om die interne elektroniese komponente van die EVT teen skade te beskerm. Wanneer tussentydse storingabsorpsiekomponente gekies word, kies die geskikte komponentmodel en spesifikasie volgens die seinagtigheid en werklike omgewing van die EVT.

4.2.2 Neem Differensiële Seintoetsmetode aan

Die differensiële seintransmissiemetode kan effektief gemeenskaplike modusstooring weerstaan en die anti-storingvermoë van die sein verbeter. In die seinpoortontwerp van die EVT word die differensiële seintransmissiemetode aangeneem, waar die sein in positiewe en negatiewe kanale verdeel word vir transmissie. Effektiewe inligting word verkry deur die verschil tussen die twee kanale te vergelyk, wat nie net die seintransmissiekwaliteit verbeter nie, maar ook die invloed van elektrostatische ontlading op die EVT verminder.

4.3 Optimering van Chassis Skilding Prestasie
4.3.1 Kies Materiale met Hoë Magnetiese Permeabiliteit

Die materiaalseleksie van die chassis is krities vir die skildingeffek. Om die magneetveldskildingvermoë van die chassis te verbeter, word materiale met hoë magnetiese permeabiliteit, soos yplaat, gekies, wat effektief magneetveldenergie kan absorbeer en disperseer en die invloed van die magneetveld op die binnekant van die EVT verminder. Die relatiewe magnetiese permeabiliteit van metaal is in Tabel 1 getoon.

4.3.2 Optimeer Chassis Struktuurontwerp

Die struktuurontwerp van die chassis is ook 'n belangrike faktor wat die skildingeffek beïnvloed. In die chassisontwerp van die EVT word 'n volledig geslote skildstruktuur aangeneem om goeie kontak en gronding tussen verskeie oppervlakke te verseker.

4.3.3 Versterk Chassis Gronding Behandeling

Die grondingbehandeling van die chassis is krities vir die skildingeffek. In die chassisontwerp van die EVT is dit nodig om 'n goeie grondverbinding tussen die chassis en die grond te verseker, om die storingstroom in die grond te lei.

Hulle emiteer ook storing soos hoëfrekwensie harmonieke en elektromagnetiese straling, wat ander toestelle beïnvloed. Die ontwerp daarvan vereis dat hierdie storing en sensitiewe uitdagings met onderdrukkings- en beskermingsmaatreëls aangespreek word.

5 Gevolgtrekking

Hierdie artikel voer 'n grondige navorsing en ontwerp uit op die elektromagnetiese verenigbaarheid prestasie van elektroniese spanningsvervangers. 'n Reeks maatreëls word voorgestel, insluitend sirkuitontwerpprinsipes, interne struktuurontwerpprinsipes, en strategieë vir die verbetering van elektromagnetiese verenigbaarheid prestasie. Die doel is om die anti-storingvermoë en stabiliteit van EVT in komplekse elektromagnetiese omgewings te verhoog, om te verseker dat dit akkuraat en betroubaar spanningseine in kragstelsels kan meet, en 'n sterk waarborg bied vir die veilige en stabiele operasie van kragstelsels.