关键词：平面EMI& &滤波器 & 有限元& &
　　1. 引言1
　　电磁干扰()正日益成为困扰开关发展的严重问题，并严重影响电网及邻近设备的正常运行[1]。采用EMI 滤波器是抑制传导电磁干扰的有效方法。典型EMI 滤波器工作原理如图1&&VAC 通常代表电网或前级电气设备，LISN 为EMI 测试采用的线路稳定网络，EUT 为待测设备，在电力电子领域内其通常为开关电源。
　　图1 EMI 滤波器工作示意
　　EMI 滤波器一般采用无源结构，以电感、为基本组成单元。由于传统的EMI 滤波器的电感和电容采用分立元件，占据了电力电子设备的较大体积，已不符合开关电源小型化、集成化的发展趋势。如何压缩体积，并更加有效阻断EMI 路径，成为发展新型EMI 滤波器的重要方向之一。目前，较具有代表性的发展方向是由CPES 较早提出的磁集成方法[2]。此方法在不改变传统EMI 滤波拓扑的基础上，在高介电常数陶瓷板上直接覆铜，构成LC 集成单元，并按照传统EMI 滤波器设计方法，分别利用LC 集成单元构成共模滤波和差模滤波结构，进而组成完整的EMI 滤波器。本课题组经过进一步研究，提出环形LC 集成单元，并组成完整的平面EMI 滤波器(图2)。
　　平面EMI 滤波器的特点是采用平面集成LC 结构(图3)代替传统的分立式电感和电容，组成EMI 滤波器的经典结构。
　　由于EMI 滤波器串联于电网与开关电源之间，故其载流能力必须符合开关电源设计要求。受制于现有的陶瓷板覆铜技术，对于矩形铜导线的厚度有较大的限制，当通过较大的时，铜导线宽度必然增大，影响平面EMI 滤波器的电磁特性。文献[3，4]提出采用交错绕组结构以减小共模绕组的等效并联电容。但这种方法应用于平面滤波器结构时会影响共模电容值，且对耦合系数要求过高。本文基于现有的平面LC 集成结构电磁模型，分析集肤效应对于EMI 滤波器寄生参数的影响，并采用有限元法计算采用分股并联PCB 导线结构后,LC 单元寄生电容和寄生电阻的参数变化。
　　2.集成LC 单元寄生参数对结构设计的影响
　　2.1 集成LC 单元寄生参数设计
　　经典的EMI 滤波器设计中，EMI 干扰分为共模干扰与差模干扰，两种干扰产生的主要原因不同，滤波器基本结构也不相同[5],图3 为平面EMI 共模干扰滤波器的等效图。
　　其中，RLISN 为LISN 等效标准电阻，RLISN=25&O;LCM、CY 为等效共模电感、共模电容;CEPC、RESR 分别为共模电感的寄生等效电容值与等效串联电阻值。根据等效电路，图4 在EMI 测量频段内，其共模电感的阻抗越大，RLISN 两端越小，即EMI 干扰的测试值越小，共模电感的阻抗值为：
　　式(1)表明,当小于自谐振频率( 0 1 c EPC & = L C )时，阻抗呈感性，当频率大于谐振频率时，阻抗呈容性。同时，在自谐振频率前，等效串联电阻越大，阻抗(ZLCM)越大。图5 为考虑共模电感寄生参数的共模滤波器插入损耗特性。
　　比较曲线l0 与曲线lR1、lR2，可以看出在共模滤波器其它参数不变的条件下，增大等效串联电阻，可以提高谐振频率点处的插入损耗，并进一步提高其它频率点处的插入损耗。比较曲线l0 与曲线lC1、lC2 发现，减小等效并联电容，可以将共模电感的自谐振频率点增大，从而改变共模滤波器插入损耗曲线的谐振频率点，提升其滤波性能。在设计平面集成LC 单元时，需尽量减小共模电感的等效并联电容(EPC)，并增强集肤效应，从而加大
　　其高频交流等效串联电阻(ESR)。
　　2.2 共模模块PCB 导线交流等效串联电阻分析
　　集成LC 单元采用矩形导线(图6)，为增大等效串
　　联电阻，我们可以利用集肤效应与邻近效应，提高集
　　成共模电感在高频段的交流电阻。
　　图6 矩形截面导线模型
　　其中，R& 导线轴心距;
　　W& 铜导线的宽度;
　　H& 铜导线的厚度。
　　根据传统的经验公式，矩形PCB 导线的等效串联
　　电阻交、直流电阻比为[6]：
　　由式(2)可以看出，导线的等效串联电阻的交直流电阻比(Kac)与导体宽度与厚度比相关，相同的导线截面积，设计不同的导线宽度时其高频段等效串联电阻会有较大变化。采用经验公式简单快捷，但此经验公式不够精确，故本文采用有限元法计算等效串联电阻的交直流电阻比。
　　2.3 共模模块PCB 导线等效并联电容分析
　　EMI 滤波器的载流能力受制于开关电源功率等级，当其流过较大电流时，PCB 导线截面积必然增加，此时导线截面宽度与厚度有两种设计(图7)。
　　为比较两种导线设计趋势的优缺点，建立平面LC单元等效并联电容模型[7](图8)。
　　图8 表明，等效并联电容分为两部分，分别为上表面区域构成的电容Cgu 和下表区域构成的电容Cgb。由于陶瓷板介电常数远远大于周围空气的介电常数，故可以认为几乎所有的通量被限制在高介电常数的陶瓷基板内，导线边缘产生的电容可以忽略不计，等效并联电容主要有Cgb 决定。此时将Cgb 看成为一个&电容器&。为减小等效并联电容(EPC)，在导体间距不变的情况下，需增大导线下表面的表面积。故&窄而厚&的设计更加符合集成LC 单元的要求。
　　2.4 分股导线结构在集成滤波器中应用
　　由于高介电常数的陶瓷板上覆铜厚度有较大的限制，单股结构的LC 单元导线宽度不易减小。为尽量减小PCB 导线宽度以减小共模电感的等效并联电容，可以借鉴常见的平面电感设计原理，采用分股并联的LC 单元结构(图9)。
　　新型结构是将陶瓷基板结构的LC 单元与PCB 基板结构的平面电感紧密压制，从而将单股矩形导线分成多股宽度较小的导线，并使各股铜导线通过PCB 基板上的通孔并联。这种结构合理的利用了成熟的PCB基板技术，在保证PCB 板厚度足够小的情况下，有效缩小了单板表面积与整体体积，同时利用PCB 技术解决陶瓷基板不易的问题，图10 为导线并联结构LC 单元模型。
　　3. 单股导线结构寄生参数计算
　　比较不同宽度下两匝间等效并联电容(EPC)与等效串联电阻的交直流比(图11、12)。计算结果表明,导线截面积一定时，平面LC 单元的等效并联电容与导线宽度(W)呈线性关系。PCB 导线宽度越小,其等效并联电容越小。PCB 导线宽度越小，其交直流电阻比(Kac)越大，高频时共模电感的等效串联电阻越大。
　　4. 分股并联导线结构寄生参数计算
　　采用分股并联导线结构代替单股矩形导线结构，以三股为例，建立新的有限元计算模型[8]，计算LC 单元的寄生参数(图13~图15)。
　　采用新结构后，导体宽度成倍减小，进而等效并联电容明显减小。同时，虽然分裂导线减弱矩形导线的集肤效应，同等宽度下交流电阻有所减小。但对比于同等厚度矩形导线单股导线结构，新结构的导线集肤效应得到加强。
　　5.实验验证
　　为验证采用分股导线结构后,其等效并联电容的变化趋势,采用PCB 基板制作两种宽度LC 单元系列。LC 单元系列1 以2.5mm 宽度导线构成单股结构LC 单元,并制作其相应的双股并联结构和三股并联结构;LC 单元系列2 以1.5mm 宽度导线构成单股结构LC 单元，同样制作其相应的双股并联结构和三股并联结构。其中系列1 的导线间距(G)为0.75mm，系列2的导线间距为1.5mm，电容测试采用Agilent 4395A 阻抗分析模块。
　　比较上表中各数据，可以看出对于任意参数的LC单元，采用分股并联结构后，其等效并联电容都会有一定的减小，且分裂股数越多，其等效并联电容越小。
　　6. 结论
　　以环形&感容&集成结构为基本组成单元(LC 单元)，论证了集成电感等效并联电容(EPC)及等效串联电阻在高频段与PCB 导线截面宽度的关系，并在现有技术前提下提出一种改进方法，得到如下结论：
　　(1) 降低电感等效并联电容或是提高其等效串联等效电阻，都可以提高EMI 滤波器高频段的滤波性能。
　　(2) 在矩形导线截面积一定的条件下，减小导线宽度、增加厚度可以减小等效并联电容，增强集肤效应、增大交流电阻。
　　(3) 采用分股并联结构后，其等效并联电容基本不变，并可以获得较大的交流电阻。
　　参考文献
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　　[8] 武丽芳，王世山，周小林.应用于平面EMI 滤波器集成
　　LC 单元寄生电容的提取[J].电工电能新技术，2011，
　　30(2)：35~39.
　　作者简介
　　石磊磊(1988&)，男，江苏，硕士研究生，从事电力电
　　子电磁兼容的研究;
　　王世山(1967 -)，男，陕西人，博士，副教授，主要从
　　事电磁场数值计算、电力电子电磁兼容的研究。
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地址： 电话：(86)774-2826670&为什么对于同一导体,横截面积增大,电阻会减小
呃,路宽了车速就快嘛~可以这么来理假如你把一个导体的横截面积增加,把增加部分看作另外一个并联的导体的话,那就相当于给原导体并联了一个导体：并联了一个额外的导体之后：两端电压不变（ 假设>0）,原导体通过的电流也不变,新增导体通过的电流肯定>0,故整体通过的电流增加了根据 电阻= 电压/电流,所以电阻变小了
电流增加了，相当于单位时间内通过的电荷量也增多了，也就是说虽然路宽了但是车流量也就怎大了，那阻碍相对也会怎大了。是吗？呵呵
单位时间内通过的电荷量对电阻不产生影响。刚才我举得例子有错误，重新来过。 电阻是导体的一个固定的属性，拿公路来举例子： 　　电阻就是公路的状况（路好不好开） 　　电流就是单位时间内通过的车辆数目 　　电压就是车速 　　导体横截面积增加，相当于增加了一条车道，车流量虽然变大了，但是对原有车道单位时间内通过的车数完全没有影响。 　　想要改变电阻，要么改变导体材质（改变路面，如石子路变柏油路），要么改变截面积（增加或者改变车道数），跟里面通过多少电荷（开过了多少车）没有关系
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控制共模辐射电磁干扰的基本方法
　　电磁干扰(EMI)指电路板发出的杂散能量或外部进入电路板的杂散能量它包括：传导型(低频)EMI、辐射型(高频)EMI、ESD(静电放电)或雷电引起的EMI。传导型和辐射型EMI具有差模和共模表现形式。在处理各种形式的EMI时,必须具体问题具体分析。对于ESD和雷电引起的EMI,必须利用EMI抑制器件在ESD和雷电进入系统之前予以消除,防止由此导致的系统工作异瞅损坏。对传导型或低频EMI,不论是接收还是发送,都要在电源线上和电路板输入/输出口的传输线路上采取滤波措施。辐射型EMI的抑制有3种基本形式电子滤波、机械屏蔽和干扰源抑制。
　　在所有EMI形式中,辐射型EMI最难控制,因为辐射型EMI的频率范围为30MHz到几个GHz,在这个频率段上,能量的波长很短,电路板上即使非常短的布线都能成为发射天线此外,在这个频段电路的电感增大,可能导致噪声增加。EMI较高时,电路容易丧失正常的功能。
　　尽管辐射型EMI的控制和屏蔽可以通过机械屏蔽技术、电子滤波或干扰源抑制,且电子滤波和机械屏蔽技术对EMI抑制很有效,在实践中也很常用,但这两种方法通常是控制辐射型EMI的第二道防线。由于需要附加器件和增加安装时间,电子滤波技术成本较高另外,用户常常打开设备的屏蔽门,或取下背板以方便内部器件或PC板的维护所以,机械屏蔽技术常常形同虚设。
　　因此,控制EMI的主要途径是减少辐射源的能量并且控制电路板上电压电流产生的电磁场的大校大部分电路都安装在电路板范围内,因此通过对电路板级的精心设计可以控制电感电容、瞬态电压和电流路径,从而控制电磁场的大校由于电感电容、瞬态电压和电流路径等因素对EMI的影响不同,本文将集中讨论板级设计中控制共模辐射EMI的主要步骤。为了更好的理解本文提出的方法,首先要说明一些关于EMI和电路功能的重要概念。
　　发射频率带宽
　　在EMI频率范围内,人们关心的不仅是信号的时钟频率,还包括信号的高阶谐波。高阶谐波频率的振幅由器件输出信号的上升时间和下降时间决定。信号的上升沿和下降沿变化得越快,信号频率越高,EMI就越大。COLG刚才又打到10个耀眼的结晶，到凯利那里接了胶囊的任务，然后去夏洛克那里换胶囊，结果开出了个小型干扰芯片，我干扰发射器任务都做好了啊，怎么还能开出这个啊任何电路,如果把上升时间为5ns的器件换成上升时间为25ns的器件,EMI会提高约4倍。如果不考虑时钟频率,若电路信号的上升或下降时间窄到11ns,则将产生0到30MHz范围内的各种谐波,因而产生很强的EMI辐射。PCB寄生参数
　　PCB上的每一条布线及其返回路径可以用三个基本模型来描述即电阻、电容和电感。共有贴子数21篇再开结果后面都是小型干扰芯片。不知道要怎么处理做一次成本30W到做小型干扰芯片之前我开出两个黑硬气得我直接买了四个次品芯片在EMI和阻抗控制中,电容和电感的作用很大。当两个不同电压的导电层由绝缘材料分隔时,两个导电层之间就会产生电容。在电路板上,一条布线及其所有相邻的布线或导电层之间,通过它们之间的绝缘区域形成电容。绝缘区由导体周围的空气和隔离导体的FR4材料组成。
　　导线及其回路(地线或接地层)之间形成的电容数值最大记住,Vcc电源层(如5V),对于交流信号来说与接地层等效。通常为了抑制信号电场的辐射,有必要保证布线及其回路之间电容的数值较高,当布线加宽或与回路之间的距离变近时,电容数值就会升高。电感是电路板导体储存周围磁能的元件。磁场是由流过导体的电流产生或感生,磁能阻碍电流的变化。小型干扰芯片怎么用通过电感的信号频率越高,电感的阻抗就越大因此,当输出信号的上升和下降沿谐波频率落在EMI辐射频带范围之内时(上升时间为11ns或更快),降低PCB上导体的电感值就很重要。
　　电感的数值表示它储存导体周围磁场的能力,如果磁场减弱,感抗就会减校磁场的大小部分取决于导体的截面积(厚度和长度)。当导体变宽、变厚或变短时,磁场就会减弱,电感就会降低。小型干扰芯片怎么弄
　　更重要的是,磁场的大小是由导线及其电流回路构成的闭环面积的函数。如果把导线与其回路靠近,两者产生的磁场就会相互抵消,这是因为二者磁场大小大致相等极性相反。在很狭窄的空间内,信号路径及其回路周围的磁场大部分对消掉了,因而电感很低。
　　图1说明如何通过控制闭环区域来改变电感,其中第一片IC与第二片IC之间连线代表PCB上的导线,虽然导线A比导线B长,dnf开出很多小型干扰芯片怎么用啊浏览199次伴读书童提问时间如果开的是次品芯片可以卖钱，因为4个次品可以换一个小型干扰芯片。估计一个次品但闭环区域A远小于B,其电感也比区域B小得多。
　　导线和回路之间的阻抗以及一对电源回路之间的阻抗,是导线及其回路或电源回路之间电感和电容的函数,阻抗Zo等于L/C的平方根。
　　从EMI控制的角度来说,希望电路的阻抗较低。当电容较大,电感较小时,只要使导线和其回路间保持紧密耦合(紧密布局),就能满足要求;当电容减小时阻抗增大,电场屏蔽能力减弱EMI增大;当电感增加时阻抗增大,磁场屏蔽能力减弱,EMI也会增大。
　　电流路径
　　每个电路都存在一个闭环回路,当电流从一个器件流入另一个器件,在导线上就会产生大小相同的回流,从而构成闭合回路在PCB上,当信号流过导线,如果信号频率低(最多几百Hz),回路电流就会沿着阻抗最小的路径,通常是最短且/或最宽的路径,流回到发送信号的器件。一旦信号频率超过几百kHz(但还在低频范围内),回流信号就会与信号源发送的信号产生电场和磁场的耦合作用。
　　这就要求回路应会尽可能靠近始发信号路径。怎么做小型干扰芯片在频率较高时,当一条导线直接在接地层上布置时,即使存在更短的回路,回路电流也要直接从始发信号路径下的布线层流回信号源。在高频情况下,回路电流要沿着具有最小阻抗的路径返回信号源,即电感最小和电容最大的路径。这种靠大电容耦合抑制电场,靠小电感耦合抑制磁场来维持低电抗的方法称为自屏蔽。根据每条导线的回路布线,就能实现自屏蔽。
　　两种形式的EMI在电路中,电磁能通常存在两种形式,差模EMI和共模EMI,区别二者有助于更好地理解控制EMI的方法。
　　电路中器件输出的电流流入一个负载时,就会产生差模EMI。电流流向负载时,会产生等值的回流。这两个方向相反的电流,形成标准差模信号,注意不能与差动信号相混淆。差动信号的另一组信号不是参照回路层(如电源层或地层),两个信号相位差为180度。无论是差模还是差动工作模式,电路板只能近似达到一个理想的自屏蔽环境,完全抵消信号通路及其回路之间的电场和磁场是不现实的,残留的电磁场就形成了差模EMI。
　　电流流经多个导电层,如PCB上的导线组或电缆,就会产生共模辐射。典型的共模辐射回路电流流经高阻抗路径时产生,进而产生很大的磁常磁场以共模电流的形式将其能量耦合到导线组、电线或电缆之中,共模特性表现为这些导线组中的感生电流方向全部相同,由于这些导线没有形成回路,所以不能产生相反方向的电磁场,向外辐射能量的大天线就是这样形成的。更糟糕的是,流入和流出电路板及其外壳的导线、电线或电缆的屏蔽罩中也能产生共模电流。电路板的高阻抗通常有三种情况：
　　1差模电流的回路被切断。布线被不同的层隔断,就迫使回路绕过这些隔断层,从而导致电感环路开路并使电容耦合减小,进而增大电场和磁常2电源线的不恰当布局,使流向电源引脚的导线变长,也会造成阻抗增大3电源层相对接地层而言,位置不恰当,从而使PCB的结构造成高阻抗。不恰当的电源分布结构会引起严重的共模EMI问题。
　　控制共模EMI的关键,是正确处理电源电流的旁路和去耦,并通过控制电源层的位置和电流来控制电源的走线和回路电流。数字器件信号的快速上升沿会产生谐波,进而发出大量射频能量,具备高驱动能力的输出信号和高速周期信号尤其如此(如时钟地址、数据、使能信号),共模EMI干扰源的抑制主要针对于此。抑制干扰源的基本技术是在关键信号输出端串入小阻值的电阻,如图2所示,通常采用22到33欧姆的电阻,稍大一些的也没有问题。这些输出端串联小电阻能减慢上升/下降时间并能平滑过冲及下冲信号,从而减小输出波形的高频谐波的振幅,进而达到有效地抑制EMI的目的。电阻的位置应尽量靠近IC输出引脚。
　　评估上升沿和下降沿时间对整个电路时序的影响是非常重要的,如果由于电路工作时钟频率很高而使得必须计入器件上升/下降沿时间对电路时序的影响,则此解决方案可能不太适合于此类应用。当高速器件应用在工作时钟频率较低的电路时,该方案的效果才最佳。由于目前市场上供应的IC的上升沿和下降沿都很陡,因此许多工作频率较低的应用电路都采用高速器件,此时采用一系列阻尼电阻效果就非常理想。
　　电源布线系统中,有两个因素对控制共模EMI起到重要的作用：电源路径的阻抗和旁路/去耦电容的位置。
　　整个电源路径保持低阻抗至关重要。一种方法是,在电源输入电路板处的连接器内,将电源线和地线分组。不要在连接器的一端接电源,而在另一端接地,这会使电感回路开路,而使EMI恶化。电源和地应交替排列先地层,然后电源层再地层,日dnf小型干扰芯片,dnf小型干扰芯片怎么得有什么用大白晶体和耀眼在凯利那里换啥东西忘了，一看就知道，然后找夏洛克换胶囊的双击胶囊，有几率开出再电源层依此类推。
　　当多个元件的输出同时发生高低电平变化时,就会产生很大的瞬态电压,因而流过电源层电感的电流就很大。共模EMI的另一个主要原因就是,这些很大的瞬态电压将电流耦合到多条铜导线之中。瞬态电压的振幅是电流开关速度和电源层阻抗的函数,电源层阻抗越小,瞬态电压越小,EMI也越弱。电源和地层之间的绝缘材料越薄,阻抗就越校
　　当设计过程中采用独立的驱动电压(Vcc)时,要将电路板的电源层和地线层安排在相邻位置。如果要两个相同电压的布线层驱动大电源电流,则在电路板上要设计两组电源层/接地层。在这种情况下,每一组电源层和接地层都要用绝缘材料分开。如果同一组电源层和接地层之间还插入了其他信号层,则电源层阻抗就会增加,教大家怎么开小型干扰芯片。标题还是长点好。高级黑Boo虹一543我开黑硬十几二次里开出9个这玩意都要疯了最后果断买的= =黑硬从来从而导致EMI增加。
　　在只有双面板的布线中,电源和地层要合理地布成电源网格和接地网格。最佳的布线方法是将电源线和地线相邻紧密布置。如果在板的上层为水平布线,则在下层要垂直布线。电源和地线紧密相邻能实现良好的电容耦合,还可以更好地控制电感。对电源线电感的控制有一定要求。印制板上的线径至少为0050英寸宽,在允许情况下,要尽可能宽。对于上升时间大于5ns的高速器件,保持电源层的低阻抗十分重要,这时网格技术可能就不能解决问题。当上升时间超过5ns时,就要用电源层和接地层来控制EMI。
　　旁路和去耦电容由于导线电感及其它寄生参数的影响,电源及其供电导线响应速度慢,从而使电路中驱动器件输出所需要的电流不足。合理地放置旁路或去耦电容,能在电源响应之前,利用电感和电容的储能作用为器件提供电流。旁路或去耦电容的数值介于小和中等之间。中等数值的电容通常在47uF到25uF之间,其位置在电源线和地线进入PCB处为佳。在电路板上耗电较多的器件如处理器、微控制器等,开小型干扰芯片的方法，高手知道的来告诉下0听说一天只开出一种东西，开始开出脸是个神奇的器官怎么揉都不会帖子3247威望0周围也应当放置中等数值的电容。
　　数值小的电容能为IC提供高频电流,有时将其称为瞬态开关电容。在器件输出端高低电平跳变时,它能为器件输出高速充电,与电源层的分布电容一起为器件提供充电电流。充电电流的频率通耻高。
　　要获得最佳的EMI控制效果,小型干扰芯片怎么得应在每组电源和地引脚上都安装一个电容。如果器件的电源和地引脚相距很远(如TTL的74系列的地和电源引脚分布在对角线上),就没有合适的位置放置电容,因而难以将电源层的电感降低到维持低瞬时开关电压的水平可能的话,要尽量选用具有成对电源和接地引脚的IC。集成电路制造业界已经开始对引脚电感问题进行深入的研究,尽管很多IC厂商都忽视这个问题。
　　旁路/去耦电容的数值及物理尺寸对于确定旁路/去耦电容的工作频率十分重要,这些参数的计算超出了本文讨论的范围,但设计工程师应当深入地了解这个问题。例如,现在对大部分电路来说,采用01mF的电容已不能达到足够高的开关频率。
　　器件位置、布局和布线
　　器件布局一直按照功能和器件类型来对元器件进行分组,例如,小型干扰芯片怎么开对既存在模拟电路,又存在数字器件的电路板,还可将器件按工作电压、频率进行分组布局;对给定的产品系列或电源电压时,可按功能对器件进行分组。 上传我的文档
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&&&&&&& 摘要：特高压直流换流站比较容易产生频率宽广的电磁干扰，这种电磁干扰会严重影响换流站以及附近低压电力、电子器件、设备的正常工作，要想保证换流站各项设备的正常运营，避免设备受到损坏，就要对换流站的电磁干扰源进行具体的分析，以采取针对性的措施来控制换流站内的电磁干扰，从而避免设备受到损伤。为此，本文主要对特高压换流站常见电磁干扰源特性进行了具体的分析，并提出了阀控设备抗干扰设计的具体措施，希望可以保证系统在直流特高压环境下正常工作。
&&&&&&& 关键词：特高压直流换流站；电磁干扰；分析
&&&&&&& 随着高压直流输电工程的大量建设，国内对于特高压换流站电磁干扰的测量、电磁频谱的分布及电磁干扰源特性的研究越来越多，理论应用侧重于整个直流输电线路或者整体换流站电磁屏蔽的设计，而对核心设备具体的屏蔽分析与设计的研究较少。为此本文对特高压换流站的电磁干扰源及屏蔽设计进行了具体的分析。
一、特高压换流站常见电磁干扰特性分析
&&&&&&& 高压直流工程换流站内使用了大量强电或弱电的一、二次设备。一次设备主要为换流变流器、换流阀、断路器、隔离开关等电力设备，二次设备主要为用于保护控制监视一次设备的电子设备，电磁环境复杂。根据电磁干扰信号特性可分为稳态和暂态两类。稳态电磁干扰信号以工频电压、电流、电场、磁场和无线电干扰的形式存在；暂态电磁干扰信号由换流阀周期导通、关断、雷击、故障和开关操作等工况产生[1]。根据阀控设备所受电磁干扰信号传输途径分为辐射和传导电磁干扰。
&&&&&&& 1.辐射电磁干扰
&&&&&&& 换流站内辐射电磁干扰主要来源:换流阀周期导通及关断、高压导体电晕放电、交直流场中高压开关动作、外部无线电及雷电等外界原因产生的电磁干扰。如图1所示，阀控设备通常安装在换流阀阀厅巡视走道或相邻控制室内，因此对阀控设备而言，电磁辐射干扰源主要为换流阀运行过程中的电磁辐射。通过试验和对运行的高压直流换流站阀厅辐射测量表明，换流阀产生的电磁干扰频率与换流阀的电压等级关联，通常在10 kHz至数兆赫兹之间，引起的电磁干扰强度可达到2 000 V/m。
&&&&&&& 2.传导电磁干扰
&&&&&&& 传导电磁干扰主要是由对外设备连接线所引起的，阀控设备通过光纤、电缆与外部系统连线，其中光纤传输控制保护与阀控系统间控制信号及阀控系统与换流阀间触发、回检信号；电缆为系统供电线路，接收换流站供电系统电源以及阀控与控制系统通讯。对电气设备传导电磁干扰，主要是电缆传递所引起干扰，具体传递途径分别为通过阀控设备供电电源系统二次回路及通讯电缆传递。通过供电电源系统传递的干扰和电网干扰有关，如:雷电对电网的冲击、电网故障产生的振荡等；二次回路传递的干扰与测量装置有关，如:交直流场断路器、隔离开关动作产生大量高频干扰信号，这些高频信号很容易藕合到控制设备二次回路，从而传递到阀控设备[2]。
二、阀控设备抗干扰设计
&&&&&&& 1.电磁辐射抗干扰设计
&&&&&&& 阀控设备电磁辐射干扰主要来自换流阀电磁辐射。实际运行的换流阀产生的电磁干扰强度达上千伏每米，仅依靠提高阀控设备抗干扰强度，成本较高。通常直流工程换流站采用阀控设备屏蔽和阀控设备安装在具有电磁屏蔽效能的控制室内来抗电磁干扰。控制室电磁屏蔽效能最小要求为40 dB，屏蔽30230 MHz电磁干扰。如图1所示，阀控设备安装在封闭空间内，与交、直流场中间一般会隔上两层墙壁。换流站建设时会采取屏蔽措施，如在建筑物所有外框安装金属板、有孔金属板、金属网等起屏蔽作用，减弱厅外电磁辐射干扰。IEC -2005电磁兼容性通用工业环境抗绕度标准要求阀控设备抗干扰能力需达10 V/m。通过电磁屏蔽计算公式得最低屏蔽要求:
&&&&&&& Smin=201g(Esta/Eimmu)&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (1)
&&&&&&& 式中：Esta是控制室内干扰场强；Eimmu为设备抗干扰能力，Eimmu=10 V/m。
&&&&&&& 2.电磁传导抗干扰设计
&&&&&&& 高压直流输电换流站控制设备屏柜为高度集成电子设备，独立于控制保护系统接口系统。对外连接线路，除供电回路与通信回路为电缆外，均为光纤连接，电缆为阀控系统传导电磁干扰主要介质。为减少或消除电磁干扰对阀控设备的影响，通过对阀控设备、供电及通信回路采取屏蔽、接地、滤波、搭线、隔离等技术措施加以限制。具体实施:
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图1 阀控设备在换流站中位置示意图
&&&&&&& 对电缆采用屏蔽技术，防止高次谐波引起的暂态电流影响阀控设备，阀控设备对外电缆主要为供电和通信电缆，换流站内大量谐波和振荡电流通过供电电缆干扰阀控设备，其他设备谐波通过通信电缆干扰阀控设备，因此，现场安装时，电缆需采用屏蔽电缆，并可靠接地，供电电缆采用屏蔽电缆，屏蔽网电导要大于导线芯电导线1/10，安装时拨开电缆橡胶层，露出屏蔽层，用金属电缆夹3600夹紧，连接到接地母线排上；通信电缆采用屏蔽双绞线连接，导线两端屏蔽网也要可靠接地[3]。
&&&&&&& 阀控设备可靠接地，滤除电磁干扰引起的过压高频信号对设备的影响，换流站内阀控设备可采取固定安装，屏柜用螺丝固定在接地横梁上，不仅保障了柜体可靠接地，同时增强了设备抗震特性；屏柜内各机箱要与壳体可靠连接，尽量增加导线横截面积减少长度，保障机箱外壳与接地母线间电阻小于0.5&O 。
&&&&&&& 合理布线，抑制电缆祸合效应，阀控供电回路分为交、直流回路，直流回路采用冗余设计，来自不同母线回路、不同供电回路产生的电磁干扰属于不同区域，易产生电容祸合效应，引起高频电磁干扰，可将不同供电回路电缆垂直交叉900，减少平行走线，同时用合适的线夹将电缆屏蔽层与屏体可靠接地，为减少线间祸合，通信电缆与供电电缆要独立走线，安装在不同槽盒内；槽盒要多点接地，抑制感应电流，并保障接地可靠性。
&&&&&&& 利用滤波技术降低电磁干扰，换流站高频信号复杂，在供电线缆输入端安装磁环、在末端安装低通滤波器，抑制高频和尖峰干扰，吸收静电放电脉冲干扰，针对阀控设备交、直流回路高频信号特性，选择不同电缆滤波器、通讯电缆，选择信号滤波器，安装时输入输出线缆需分开、相互隔离，防止彼此祸合。
&&&&&&& 安装防雷模块，抑制雷击和暂态浪涌电压，为防止阀控设备供电过压，在供电回路电缆入口处安装防雷模块，直接并联连接，接线长度控制在60 cm以内，缩短雷电流传输路径，防雷模块接地端要同屏柜接地铜排可靠连接，防雷模块需根据交、直流供电回路电压等级选择。
&&&&&&& 结语：
&&&&&&& 由于特高压直流换流站中的交直流一、二次设备比较多，因此站控系统相对复杂，电磁环境也比传统的交流变电站更加恶劣。本文主要分析了电磁辐射环境和电磁传导干扰源，并提出了屏蔽电磁的可行方法，希望能给当前的换流站工作带来帮助。
&&&&&&& 参考文献
&&&&&&& [1]张先伟,钟伟华. &800kV特高压换流站阀厅及控制楼电磁屏蔽[J]. 电力建设,-39.
&&&&&&& [2]季洪鑫,齐波,赵林杰,左健,孙夏青,李成榕. &800kV换流站现场干扰信号的测量及实验室模拟[J]. 高电压技术,1-3971.
&&&&&&& [3]聂定珍,马为民,万保权,张小武,李明. 特高压直流换流站阀厅屏蔽效能及设计要求[J]. 高电压技术,-317.
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