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如何提升功率分析仪的电磁兼容性

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  • 发布时间:2013/10/30 17:19:01
  • 作者:量值溯源

一、 概述

  电磁兼容性一般包含两个方面,EMI和EMS,即电磁干扰和电磁耐受两方面。一台电磁兼容性好的设备,就要求设备在正常运行的过程中对所在的环境产生的电磁干扰不能超过一定限度,也要求设备对其运行环境中的电磁干扰有一定的抗扰度。
  在电气测量领域,功率分析仪的电磁兼容性显得尤为重要,随着现场测试环境的日益复杂,特别是变频电源的普及,现场的电磁干扰现象越来越严重,导致某些电磁兼容性不好的功率分析仪不能准确测量甚至无法正常运行。这是由于变频电源中IGBT等电子开关的频繁开合,产生大量的高次谐波,这些高次谐波通过连接导线的传导或者空气耦合的方式对设备产生干扰。
  既然功率分析仪都无法正常运行,那么保证复杂电磁环境下的高精度测量从何谈起呢?由此看出,变频测量电磁环境的特殊性,对功率分析仪的电磁兼容性能提出了更高的要求。

二、提升功率分析仪兼容性措施

1.截断干扰源

  干扰源包含自然干扰源和人为干扰源,我们主要关注的是人为干扰源,比如一些能发射电磁能量的装置,如广播、雷达、电机、变频器等设备。
  对干扰源采取电磁屏蔽措施(如变频器),对于功率分析仪来讲,这是一种间接的削弱电磁干扰的方法,通过屏蔽、滤波等措施,削减干扰源对外界产生的电磁干扰强度,对于无意发射干扰源来说,操作起来从理论上说是可行的,但是对于有意发射干扰源来说,比如雷达、导航等无线电设备来说,是不可能实现的。
 因此采用截断干扰源的方式来避免其对周围环境设备产生超过限值的电磁骚扰,实际实施起来也要分情况考虑,且操作难度较大,不可控。

2.辐射干扰

  辐射干扰是通过介质以电磁波的形式传播,干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。
  那么对于置身于复杂电磁环境中的功率分析仪来说,不可避免的会通过空气耦合周围环境中存在的电磁波能量,如何减少分析仪所受到的辐射干扰呢?
  一是通过机箱屏蔽、滤波、接地等措施,降低外界磁场耦合到功率分析仪主要工作电路,保证功率分析仪的正常工作。
  二是通过相关电路设计,PCB工艺等措施,增强功率分析仪抗骚扰能力。

3.传导干扰

  传导干扰的产生一般是在干扰源与敏感器之间有完整的电路连接,干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器。
  而一般的功率分析仪一般采用直测或者一次互感器变换成小信号后,通过电缆线连接至分析仪端,这样,干扰信号势必会通过信号导线传输至功率分析仪,影响功率分析仪的测量精度与正常工作,而这样的方式,也是绝大部分功率分析仪普遍采用的信号传输方式,这也就是为何不同的功率分析仪在同样的变频测量场合,会测量出不同的结果。
  基于电磁兼容性的考虑,湖南银河电气有限公司研制的WP4000变频功率分析仪,一方面采用先进的工艺及屏蔽措施,增强仪器抗辐射干扰性能,另一方面,摒弃传统的电缆传输方式,宣扬前端数字化方式技术,将被测对象与功率分析仪采用光纤进行隔离,隔绝了干扰信号的传导途径。采用光纤传输,传输信号为数字光信号,完全避免了干扰信号通过导电介质传导至功率分析仪。

附图:WP4000变频功率分析仪

WP4000变频功率分析仪

光纤传输—WP4000变频功率分析仪