Σχεδιασμός και Βελτίωση Δοκιμών Απόδοσης EMC για Ηλεκτρονικά Τρανσφορματόρες Τάσης
1 Επισκόπηση της Επίδοσης EMC των Ηλεκτρονικών Τρανσφορματόρων Τάσης
1.1 Ορισμός & Απαιτήσεις του EMC
Η Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα (EMC) δηλώνει την ικανότητα ενός συστήματος/υπολογιστή να λειτουργεί χωρίς διαταραχές σε μια συγκεκριμένη ηλεκτρομαγνητική περιβάλλον και να αποφεύγει την παραγωγή αποδεκτής ηλεκτρομαγνητικής διαταραχής σε άλλες οντότητες. Για τους ηλεκτρονικούς τρανσφορματόρες τάσης, η EMC απαιτεί σταθερή επίδοση μέτρησης σε περίπλοκες συνθήκες, χωρίς να διαταράσσει άλλα συστήματα. Η επίδοση του EMC πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και να εξασφαλίζεται κατά την σχεδίαση και κατασκευή.
1.2 Λειτουργική Αρχή
Οι ηλεκτρονικοί τρανσφορματόρες τάσης εκμεταλλεύονται την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και την υψηλού προσανατολισμού ηλεκτρονική μέτρηση για τη μετατροπή υψηλών τάσεων σε χαμηλότερες. Συνήθως περιλαμβάνουν έναν πρωτεύοντα αισθητήρα, δευτερεύοντα μετατροπικό κύκλωμα και μονάδα επεξεργασίας σημάτων: ο πρωτεύοντας αισθητήρας μετατρέπει τις υψηλές τάσεις σε αδύναμη ροή/τάση ανάλογη με την πρωτεύουσα τάση; το δευτερεύον κύκλωμα μετατρέπει αυτά σε πρότυπα ψηφιακά/αναλογικά σήματα; η μονάδα επεξεργασίας φιλτράρει, ενισχύει και καλιβράρει τα σήματα για την ενίσχυση της ακρίβειας και σταθερότητας της μέτρησης. Μπορούν να μετρήσουν την τάση, την ροή και την ισχύ ενός κύκλου (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1), ή την τάση/ροή ενός ή περισσότερων κύκλων.
1.3 Ανάλυση της Ηλεκτρομαγνητικής Διαταραχής & Ευαισθησίας
Οι ηλεκτρονικοί τρανσφορματόρες τάσης εκτίθενται σε ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές από άλλες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις (π.χ., βραχυπρόσωπες διαταραχές, μεταβατικές υπερτάσεις από τη λειτουργία στα διακόπτες), που παρεμποδίζουν την ακρίβεια της μέτρησης (π.χ., αύξηση λαθών, ασταθείς αναγνώσεις).
2 Ανάλυση των Επιδόσεων Πολυδιαστατικών Τεστ Ηλεκτρομαγνητικής Συμβατότητας για Ηλεκτρονικούς Τρανσφορματόρες Τάσης (EVT)
2.1 Περιεχόμενο Τεστ και Κριτήρια Αξιολόγησης
Το τεστ επιδόσεων ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας ενός EVT είναι ένα κρίσιμο βήμα για να εξασφαλίσει τη σταθερή και ακριβή λειτουργία του σε πραγματικά εργαστικά περιβάλλοντα. Το τεστ εστιάζει στην αξιολόγηση της αντοχής του EVT σε διαταραχές και της επίδοσής του υπό διάφορες ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές. Τα κριτήρια αξιολόγησης χωρίζονται σε Βαθμό A και Βαθμό B με βάση τη βαρύτητα των αποτελεσμάτων του τεστ:
Βαθμός A: Διατηρεί την κανονική επίδοση εντός των ορίων ακρίβειας. Η αξιολόγηση απαιτεί ότι όταν το EVT υπόκειται σε ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές, η ακρίβεια μέτρησής του πρέπει να παραμένει εντός των καθορισμένων ορίων. Αυτό εξασφαλίζει ότι το εξόδιο σήμα τάσης ταιριάζει με την πραγματική τιμή και δεν επιβαρύνει την κανονική παρακολούθηση και ελεγχού του συστήματος ηλεκτροδότησης.
Βαθμός B: Επιτρέπει προσωρινή υποβάθμιση της επίδοσης μέτρησης χωρίς σχέση με λειτουργίες προστασίας. Τα κριτήρια επιτρέπουν προσωρινή υποβάθμιση της επίδοσης μέτρησης υπό ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές, υπό την προϋπόθεση ότι δεν επηρεάζουν την κανονική λειτουργία των λειτουργιών προστασίας ή προκαλούν επανεκκίνηση/επαναφορά του συστήματος. Το εξόδιο σήμα τάσης πρέπει να ελέγχεται εντός 500 V για να αποφευχθεί άνευ λόγου διαταραχή ή βλάβη του συστήματος ηλεκτροδότησης.
2.2 Τεστ Διαταραχών Μετάδοσης
Οι διαταραχές μετάδοσης αναφέρονται σε ηλεκτρομαγνητικές διαταραχές που μεταδίδονται μέσω διαγωνίων μονοπατιών (π.χ., καλωδιών, μεταλλικών αγωγών). Για τους EVT, οι διαταραχές μετάδοσης είναι μια μεγάλη πρόκληση.
Τεστ Ταχείας Ηλεκτρικής Μεταβολής/Σειράς (EFT/B): Σιμουλεύει τις μεταβατικές διαταραχές από επιβαρυμένες φορτίες (π.χ., ρελέ, επαφοί) κατά την ενεργοποίηση, οι οποίες συνήθως έχουν ευρείες συχνοτικές ζώνες και μπορούν να διαταράξουν τη λειτουργία του EVT. Το τεστ εφαρμόζει μια σειρά ταχείων μεταβολών στο EVT, παρατηρώντας τη σταθερότητα και την ακρίβεια του εξόδιου σήματος τάσης για την αξιολόγηση της αντοχής σε διαταραχές.
Τεστ Αντοχής σε Σάλτσες (Impulse Immunity Test): Σιμουλεύει μεταβατικές υπερτάσεις/ροές από λειτουργίες στα διακόπτες, καταιγίδες κ.λπ. Αυτά τα γεγονότα φέρουν υψηλή ενέργεια και μικρή διάρκεια, που επηρεάζουν σοβαρά την απομόνωση και την ακρίβεια μέτρησης του EVT. Το τεστ εφαρμόζει σάλτσες στο EVT για να επαληθεύσει την ικανότητα του να αντέχει διαταραχές χωρίς βλάβη ή υποβάθμιση της επίδοσης.
2.3 Τεστ Διαταραχών Ραδιοφωνικής Μετάδοσης
Τεστ Αντοχής σε Μαγνητικό Πεδίο Χρονικής Συχνότητας: Αξιολογεί την επίδοση του EVT σε περιβάλλοντα μαγνητικών πεδίων χρονικής συχνότητας. Με την εφαρμογή ελεγχόμενου μαγνητικού πεδίου χρονικής συχνότητας, το τεστ παρατηρεί τη σταθερότητα και την ακρίβεια του εξόδιου σήματος τάσης για την αξιολόγηση της αντοχής σε διαταραχές.
Τεστ Αντοχής σε Εξασθενημένο Ταλαντωτό Μαγνητικό Πεδίο: Σιμουλεύει τα εξασθενημένα ταλαντωτά μαγνητικά πεδία που παράγονται όταν λειτουργούν διαχωριστικά διακόπτες σε υψηλότενσης λεωφορείς. Αυτά τα πεδία έχουν γρήγορες ταχύτητες διάλυσης και υψηλές συχνότητες, που μπορούν να διαταράξουν την ακρίβεια μέτρησης του EVT. Το τεστ εφαρμόζει εξασθενημένα ταλαντωτά μαγνητικά πεδία για να ελέγξει αν το EVT διατηρεί σταθερή επίδοση μέτρησης.
Τεστ Αντοχής σε Παλμικό Μαγνητικό Πεδίο: Σιμουλεύει τα παλμικά μαγνητικά πεδία από καταιγίδες σε κτίρια ή άλλες μεταλλικές δομές. Αυτά τα πεδία έχουν γρήγορες ταχύτητες αύξησης και υψηλές κορυφαίες εντάσεις, που απειλούν την απομόνωση και την ακρίβεια μέτρησης του EVT. Το τεστ εφαρμόζει παλμικά μαγνητικά πεδία για να επαληθεύσει την ικανότητα του EVT να αντέχει διαταραχές χωρίς βλάβη ή υποβάθμιση της επίδοσης.
Τεστ Αντοχής σε Ραδιοφωνικό Πεδίο Ηλεκτρομαγνητικής Ραδιοφωνικής Μετάδοσης: Αξιολογεί την επίδοση του EVT σε περιβάλλοντα ραδιοφωνικής (RF) μετάδοσης (π.χ., βιομηχανικές ηλεκτρομαγνητικές πηγές, ραδιοφωνικές εκπομπές, βάσεις επικοινωνίας κινητών τηλεφώνων). Με την εφαρμογή ελεγχόμενων πεδίων RF, το τεστ παρατηρεί τη σταθερότητα και την ακρίβεια του εξόδιου σήματος τάσης για την αξιολόγηση της αντοχής σε διαταραχές.
3 Σχεδιαστικές Αρχές για την Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα των Ηλεκτρονικών Τρανσφορματόρων Τάσης
3.1 Σχεδιαστικές Αρχές Κυκλώματος
Σχεδιασμός Φλεβοκατάστασης: Στον σχεδιασμό κυκλώματος, χρησιμοποιείτε τεχνολογία φλεβοκατάστασης για να απομονώσετε τις γραμμές σημάτων από το chassis. Αυτό προλαμβάνει την άμεση συνδιαστική των ροών διαταραχής στο chassis στο κύκλωμα σημάτων, μειώνοντας την ηχητική διαταραχή και βελτιώνοντας την ακρίβεια και σταθερότητα του σήματος.
Λογική Διάταξη Γραμμών: Σωστή διάταξη των γραμμών ροής, φλεβοκατάστασης και διαφόρων γραμμών σημάτων - αυτό είναι βασικό για τη μείωση της συνδιαστικής διαταραχής. Στον σχεδιασμό κυκλώματος EVT, εξασφαλίστε ότι οι γραμμές έχουν ελάχιστη συνδιαστική. Μεθόδους όπως στρωτή διάταξη και ορθογώνια διάταξη (για να αποφευχθούν παράλληλες διαδρομές) μειώνουν την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και την κατανεμημένη συνδιαστική.
Σχεδιασμός Φίλτρων Κατανεμημένης Κατανεμημένης: Υλοποιήστε φίλτρα κατανεμημένης κατανεμημένης στην είσοδο ροής των μονάδων για να περιορίσετε τα σήματα διαταραχής που εισέρχονται μέσω της πηγής ροής. Επιλέξτε κατανεμημένης κατανεμημένης με βάση παραμέτρους όπως κατανεμημένης, ροής και χαρακτηριστικά συχνότητας για να φιλτράρετε αποτελεσματικά υψηλής συχνότητας ηχητικής διαταραχής και διαταραχής από την πηγή ροής.
Σχεδιασμός Χαμηλών Λογικών Επιπέδων: Αποφύγετε άνευ λόγου υψηλά λογικά επίπεδα για να μειώσετε την κατανάλωση ροής και την ηχητική διαταραχή υψηλής συχνότητας. Στον σχεδιασμό κυκλώματος EVT, δώστε προτεραιότητα σε χαμηλά λογικά επίπεδα (π.χ., 3.3V) για να μειώσετε την ηχητική διαταραχή υψηλής συχνότητας και την ανάλυση.
Έλεγχος Χρόνου Ανόδου/Κατόδου: Επιλέξτε τον πιο αργό δυνατό χρόνο ανόδου/κατόδου (μέσα στα όρια λειτουργίας του κυκλώματος) για να αποφύγετε την παραγωγή άνευ λόγου υψηλής συχνότητας συνιστώσεων. Αυτό βοηθά στη μείωση της ηχητικής διαταραχής υψηλής συχνότητας στο κύκλωμα και βελτιώνει τη σταθερότητα και την ακρίβεια του σήματος.
3.2 Σχεδιαστικές Αρχές Εσωτερικής Δομής
Πλήρως Κλειστή Δομή Προστασίας: Χρησιμοποιήστε πλήρως κλειστή προστασία για το chassis, εξασφαλίζοντας καλή επαφή μεταξύ όλων των επιφανειών και κατάλληλη φλεβοκατάσταση. Αυτό αποτελεσματικά αποκλείει την εξωτερική ηλεκτρομαγνητική πεδίων διαταραχή, προστατεύοντας τα εσωτερικά ηλεκτρονικά κύκλωμα από τις εξωτερικές διαταραχές.
