Процес масового впровадження статичних перетворювачів електроенергії гостро поставив проблему їх електромагнітної сумісності (ЕМС) з іншими технічними засобами – такими, наприклад, як засобу радиоприема, радіозвязку, бездротового моніторингу і т д Трохи вище ми коротко обмовилися про те, що погано спроектовані статичні перетворювачі однозначно є джерелами значних електромагнітних перешкод, випромінюваних в широкій смузі частот Тому, щоб виключити вплив перетворювальної техніки на інші технічні засоби, необхідно приділити увагу зниженню так званих кондуктивних (поширюваних по провідниках) і випромінюваних в простір перешкод, тим більше, що їх припускаються рівні регламентуються державними та міжнародними стандартами

Давайте визначимо загальні принципи локалізації джерел перешкод, щоб слідувати їм при розробці власних перетворювачів електроенергії Цей загальний підхід може бути зведений до наступних заходів:

а) придушення джерела перешкоди – здійснюється створенням оптимальної конструкції приладу, зменшенням довжини межелементних звязків, скороченням площі заземлених контурів, гальванічною розвязкою ланцюгів живлення

б) екранування – вельми ефективний спосіб ослаблення будь-яких випромінювань, виконується шляхом застосування металевих екранів, струмопровідних напилювань, увязненням у екранують оболонки струмоведучих провідників

в) фільтрація – найбільш часто використовуваний спосіб для придушення кондуктивних перешкод, реалізується шляхом установки в розриви струмоведучих ланцюгів фільтрів придушення високочастотних гармонік

При розробці заходів щодо зниження електромагнітних перешкод дуже важливо правильно локалізувати їх джерела та повязані з ними параметри: характер поширення перешкоди, її тривалість і регулярність (Періодичність), форму перешкоди, енергетичний спектр, частотну область випромінювання Для статичних перетворювачів найбільш актуальним є завдання боротьби з кондуктивно перешкодами, тобто такими перешкодами, які поширюються по струмоведучих провідникам Ефективна боротьба з кондуктивно перешкодами починається з їх класифікації за далі наведеним ознакам Познайомимося з ними

За характером поширення кондуктивні завади поділяються на:

а) симетричні – напруга перешкоди прикладається між фазним і нейтральним силовими провідниками

б) несиметричні (загального вигляду) – напруга перешкоди прикладається між фазним (нейтральним) силовим провідником і «землею» (заземлювальним провідником)

За тривалістю і регулярності перешкоди поділяються на:

а) безперервні (стаціонарні) – виникають при тривалій роботі високочастотних ключових інверторів

б) короткочасні – що мають нестаціонарний характер і виникають у різних перехідних режимах, наприклад, при включенні або відключенні навантажень

в) регулярні – які виникають при переході статичних перетворювачів з одного режиму роботи в іншій, наприклад, в режим перевантаження

г) випадкові – не мають відношення до функціонування перетворювача і виникають під дією випадкових зовнішніх факторах, наприклад, при грозових розрядах

За формою генерується перешкоди існує наступний розподіл:

а) моносінусоідальние – мають у своєму складі одну гармоніку

б) полісінусоідальние – мають у складі обмежене число гармонік

в) імпульсні – володіють безперервним гармонійним спектром

За енергетичному спектру:

а) вузькосмугові – володіють вузьким спектром з максимумом на частоті основної гармоніки перетворення

б) широкосмугові – що мають широкий спектр випромінювання

По області частот:

а) низькочастотні – на частотах нижче 9 кГц

б) високочастотні – в смузі частот від 9 до 150 кГц

в) радіочастотні – на частотах понад 150 кГц

Зазвичай при проектуванні статичних перетворювачів розглядають ряд типових ситуацій, що дозволяють в значній мірі знизити рівень перешкод Однією з таких ситуацій є правильна реалізація заземлення приладу Якщо провідники системи заземлення обрані неправильно, також невірно здійснено підключення провідника до контуру заземлення перетворювача, це може послужити або додатковим джерелом перешкод, або звести «нанівець» всі заходи для їх зниження, вжиті за допомогою установки фільтрів Традиційний підхід до заземлення будується тільки на необхідності забезпечити електробезпека при роботі з приладами, проте у разі високочастотної перетворювальної техніки контур заземлення забезпечує ще й єдиний опорний потенціал

Виняток високочастотних перешкод, що генеруються инверторами і що наводяться в живильних провідниках – інша важлива захист щодо забезпечення електромагнітної сумісності З цією метою на вході статичного перетворювача зазвичай встановлюють мережевий фільтр електромагнітної сумісності (ЕМС), який реалізується на основі каскадного Гілі П-образного зєднання ємнісних і індуктивних елементів Конденсатори, встановлювані у фільтрах між фазним провідником і провідником заземлення Про ^-конденсатори), знижують несиметричні перешкоди, а конденсатори, що встановлюються між фазними провідниками (Х-конденсатори), знижують перешкоди симетричного типу Крім цього, у складі фільтрів ЕМС часто можна встретітьдросселі (втом числі і багатообмоточні), які включаються в розрив фазних провідників Згідне включення дросельних обмоток приводить до придушення несиметричних завад, а зустрічне – симетричних Слід звернути увагу розробників силової перетворювальної техніки на те, що проектування фільтрів ЕМС – завдання досить трудомістка, тому має сенс застосовувати (де це, звичайно, можливо) покупні фільтри, розроблені і серійно поставляються спеціалізованими фірмами На щастя, виготовленням і постачанням таких фільтрів зайнята велика кількість фірм, тому нестачі у виборі відповідного за електричними параметрами та габаритам вироби не буде Для довідки, за допомогою фільтрів ЕМС типових конструктивних виконань вдається знизити перешкоди майже в 1000 разів вдіапазоне 0,5 .. 10,0 МГц На більш високих частотах їх ефективність падає, тому доводиться, де таке придушення перешкод важливо, вдаватися до більш складних технічних рішень

Статичні перетворювачі, як правило, являють собою істотно нелінійну навантаження для мережі живлення, а це означає, що в мережі живлення, як правило, зявляються спотворення синусоїди напруги Найбільш характерним випадком в трифазних мережах слід вважати появу 5-й і 7-й гармоніки струму, оскільки типові схеми мережевого напруги мають у своєму складі трифазні мости (зазвичай побудовані за схемою Ларіонова) З урахуванням того, що інші споживачі мережевої напруги можуть бути не розраховані на наявність у мережі високого рівня гармонік, кратних основній, включений в мережу статичний перетворювач буде чинити на них негативний вплив, який може привести до аварій Саме тому діючі стандарти обмежують величину допустимого значення гармонік на рівні 9% (у оціночних нормах величина першого гармоніки прийнята за 100%) для 5-й гармоніки і 5,25% для 7-й гармоніки

Яким чином здійснюється вибір фільтра придушення електромагнітних перешкод Підхід до цього завдання індивідуальний в кожному конкретному випадку, але все-таки можливо виділити деякі загальні принципи Зазвичай необхідно врахувати електричні характеристики перетворювальних схем, вимоги за ступенем придушення перешкод, частотні характеристики фільтровану ланцюгів (частоти зрізу, частоти ослаблення та інші характерні параметри), умови експлуатації та конструктивні обмеження, повязані з можливістю установки того чи іншого фільтра в прилад

Найчастіше зустрічаються такі типові фільтруючі схеми:

а) фільтр С-типу (рис 249, а) – являє собою стандартний прохідний конденсатор, шунтирующий перешкоду на «землю» такий фільтр можна застосовувати у випадках, якщо джерело сигналу (в тому числі – Силове харчування) і навантаження мають достатньо високий імпеданс крутизна спаду частотної характеристики такого фільтра становить 20 дБ / дек

б) фільтр Г-типу (рис 249, б) – фільтр LC-типу, має крутизну спаду близько 40 дБ / дек, застосовується при істотно різняться імпедансі джерела сигналу і навантаження, а саме – при низкоомной навантаженні

в) фільтр П-типу (рис 249, в) – другий варіант LC-фільтра, що представляє собою комбінацію фільтрів С-типу та Г-типу застосовується за наявності приблизно рівних за величиною високих импедансов джерела і навантаження крутизна спаду частотної характеристики фільтра становить 60 дБ / дек

г) фільтр Т-типу (рис 249, г) – застосовується у разі низьких імпедансів джерела і навантаження крутизна спаду характеристики даного фільтра становить 60 дБ / дек

Рис 249 Типові схеми фільтрів придушення ЕМП

Досить часто в схемах перетворювальної техніки можна зустріти комбінації зазначених вище простих фільтрів, зєднаних каскадно, наприклад, включені один за одним два Т-фільтра або два П-фільтра Каскадне зєднання застосовується у разі, якщо необхідно досягти більш ефективного придушення перешкод в області низьких частот діапазону перешкод, а також одержати більш високу крутизну спаду частотної характеристики

Джерело: Семенов Б Ю Силова електроніка: професійні рішення – М: СОЛОН-ПРЕСС, 2011 – 416 c: Ил