淺談變頻空調(diào)的電磁兼容

1、淺談變頻空調(diào)的電磁兼容 淺談變頻空調(diào)的電磁兼容 【摘 要】隨著家用電器的普及和使用，電磁輻射干擾對空調(diào)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和平安性都有著非常大的影響。可以說，電磁輻射干擾對空調(diào)器的嚴(yán)重破壞影響，必將成為嚴(yán)重的社會化問題。本文分析了變頻空調(diào)的電磁兼容問題。 【關(guān)鍵詞】變頻空調(diào)；電磁兼容；電磁輻射 1 變頻空調(diào)器的工作原理與特點 空調(diào)器的電氣控制技術(shù)是涉及很多學(xué)科在內(nèi)的一項綜合性技術(shù)。從傳統(tǒng)的開關(guān)控制開展到現(xiàn)在的變頻控制，空調(diào)器的性能有了很大的提高。從空調(diào)器電控系統(tǒng)的開展上看，可分為繼電器一接觸器控制、分立元件的微電子元件控制和專用微電腦芯片控制三個階段。最初，空調(diào)器的控制電路大都采用選擇開關(guān)、

2、繼電器和接觸器組成。風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速由手動的轉(zhuǎn)換開關(guān)直接選擇進(jìn)行控制，壓縮機(jī)也是由一個簡單的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制電路控制啟停，通過手動的調(diào)溫開關(guān)和冷熱切換開關(guān)進(jìn)行制冷工作。所以，這種控制方式功能簡單，而且使用起來不太方便。20世紀(jì)90年代初，在繼電器-接觸器控制線路的根底上利用電子技術(shù)，開展了采用集成電路和分立元件相結(jié)合的控制方式。這種電控系統(tǒng)中，壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等負(fù)載仍采用繼電器-接觸器供電方式，但其控制局部主要采用弱電控制。在該階段，空調(diào)控制電路增加了溫度控制、自動除霜、3分鐘延時、過欠壓保護(hù)等功能，使空調(diào)器的自動控制功能大大提高，工作更為可靠。另外，還增強(qiáng)了電氣保護(hù)功能，如壓力控制器，當(dāng)排氣壓力過高或

3、吸氣壓力過低時，壓力控制器斷開接點，迫使壓縮機(jī)停止工作；采用熱繼電器起到過負(fù)荷保護(hù)作用，確保壓縮機(jī)不會因過流而損壞。第三階段為微電腦芯片控制階段。目前變頻空調(diào)器已普遍采用微電腦控制技術(shù)，該技術(shù)在空調(diào)器上的應(yīng)用，使空調(diào)器不但實現(xiàn)了自動化控制，而且還實現(xiàn)了智能化控制，使空調(diào)器的功能有了更大的改善，操作更為簡單，舒適程度進(jìn)一步提高。微處理器中的中央處理器具有數(shù)據(jù)處理能力，可以實現(xiàn)更加復(fù)雜的軟件功能，使空調(diào)性能越來越可靠，感覺越來越舒適。 2 變頻空調(diào)的電磁兼容測試標(biāo)準(zhǔn) 我國從2002年5月開始實施的CCC認(rèn)證己將GB4343.1一2003?電磁兼容限值家用電器、電開工具和類似器具的要求第一局部發(fā)射?

4、及GB17625.1-2003?電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值?等標(biāo)準(zhǔn)作為空調(diào)產(chǎn)品必須通過的EMC測試工程?？照{(diào)廠商如果想將自己的產(chǎn)品順利打入國內(nèi)外市場，必須獲得相關(guān)國家的EMC認(rèn)證；另外，電磁騷擾也會影響空調(diào)電路等的正常運行，在惡劣情況下可能會引起停機(jī)等故障，因此，空調(diào)設(shè)備電磁騷擾等方面的問題巫待解決?？照{(diào)產(chǎn)品尤其是變頻空調(diào)的電磁騷擾問題包括騷擾抑制和抗擾問題兩個方面：騷擾抑制包括騷擾功率及騷擾電壓，諧涉及電壓波動和閃爍等問題；抗擾問題包括電壓暫降和跌落、電快速脈沖群、浪涌、射頻傳導(dǎo)抗擾度和射頻輻射抗擾度等方面。與其他家用電器相比擬，變頻空調(diào)控制器工作時的額定功率更大，騷擾頻率范圍更廣，受外界

5、騷擾因素較多，因此，通過電磁兼容理論的運用，設(shè)計出符合EMC要求的變頻空調(diào)控制電路，解決變頻空調(diào)電路的電磁兼容性問題，對于電磁兼容領(lǐng)域的拓廣使用及變頻控制器領(lǐng)域的應(yīng)用開展是很有必要的。 3 電磁輻射對空調(diào)器的干擾與影響 一般來講，電磁干擾主要是對低電平系統(tǒng)進(jìn)行干擾，而目前的家用空調(diào)器的核心局部大都是低電平系統(tǒng)，再由低電平系統(tǒng)對高電平系統(tǒng)進(jìn)行控制。因此，空調(diào)器在電磁環(huán)境中是比擬容易受到干擾和影響的。下面就以美的空調(diào)器產(chǎn)品在研制階段所遇到的一些實際問題來談一下電磁輻射對空調(diào)器的具體影響及危害： 美的某型號的變頻空調(diào)器在設(shè)計初期小批量試制后進(jìn)行功能驗證時發(fā)現(xiàn)如下問題。 1空調(diào)器運行一段時間后，出現(xiàn)故

6、障停機(jī)，查其原因為室外機(jī)的控制基板上的數(shù)據(jù)存儲器EEPROM中的數(shù)據(jù)錯誤。拆下此存儲器研究發(fā)現(xiàn)這種錯誤不是整個存儲器中的數(shù)據(jù)全部錯誤，只是某一位數(shù)據(jù)發(fā)生畸變。 2空調(diào)器的顯示屏在有些節(jié)能燈翻開時，屏幕閃爍。 以上問題，經(jīng)過深入的研究發(fā)現(xiàn)：前者系該空調(diào)器的抗干擾性設(shè)計的不夠理想，當(dāng)空調(diào)器運行時，某一時刻空間中的電磁干擾足夠大，使得存儲器中的某位數(shù)據(jù)因受干擾而發(fā)生改變。后者系節(jié)能燈在工作時，發(fā)出輻射干擾，使顯示屏閃爍。針對以上問題，美的空調(diào)的有關(guān)技術(shù)人員采用了相應(yīng)的措施，有效的防止了類似問題的發(fā)生。 4 空調(diào)器的電磁危害 4.1 印刷線路板的布線 印刷線路板的布線的好壞也會很大程度上影響電磁兼容性

7、。在設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾點：電源線、地線、印制版走線對高頻信號保持低阻抗，而且，印制版走線盡可能的要短而粗，線條均勻；電源線、地線、印制版上的導(dǎo)線在印制版上的排列要恰當(dāng)，盡可能短而直，為了減小信號線與回線之間所形成的環(huán)路面積。 4.2 濾波器技術(shù) 濾波器可以把不需要的電磁能量即電磁干擾減少到滿意的工作電平上，正因為如此，濾波器是防止傳導(dǎo)干擾的主要措施，如電源濾波器解決傳導(dǎo)干擾問題。同時，濾波器也是解決輻射干擾的重要武器，如抑制無線電干擾，在發(fā)射機(jī)的輸出端和接收端加相應(yīng)的電磁干擾濾波器，濾掉干擾的信號以到達(dá)兼容的目的。對于普通的變頻空調(diào)器而言，由于其室外機(jī)的干擾很大，通常是在室外機(jī)的電源端加上濾

8、波器，濾波器可以是一級也可以是二級或者是多級，具體的選擇還要看濾波后的實際效果。 4.3 屏蔽技術(shù) 變頻空調(diào)器中智能功率模塊的傳導(dǎo)干擾強(qiáng)，但是其輻射干擾也不弱，在電路中雖然用到了濾波器，但在空間位置上距離智能功率模塊較近，一方面，濾波器濾掉了一局部的傳導(dǎo)干擾，但是另一方面，智能功率模塊的輻射干擾又會重新禍合到濾波器上，再通過電源線反相傳導(dǎo)到電源網(wǎng)絡(luò)。由此可知，雖然濾波器對傳導(dǎo)干擾起到一定的作用，但是總的來說并沒能實現(xiàn)抑制對外干擾的目的，這樣就要用到屏蔽技術(shù)。屏蔽也是抑制干擾源的措施之一，通常用的方法是把某些設(shè)備或電子組件所產(chǎn)生的電磁干擾限制在一定有限的范圍內(nèi)?；蛘弑Ｗo(hù)某些對電磁干擾易敏感的設(shè)備

9、不受外界電磁干擾的影響。屏蔽的方法通常是用銅或鋁等低阻抗材料或磁性材料制成的容器，將需要隔離的局部全部包起來。 4.4 接地技術(shù) 接地的好壞對于整個空調(diào)器系統(tǒng)的電磁兼容性有著舉足輕重的影響。理想的接地面是指零阻抗和零電位的物理實體，其上各點之間不存在電位差，它可以作為系統(tǒng)中所有信號電平的參考點。接地是指在系統(tǒng)的某個選點與接地面之間建立導(dǎo)電的通路。接地的目的主要是防止電磁干擾，消除公共阻抗的禍合，也為人身和設(shè)備的平安。接地通常可分為以下幾種方法：浮點接地系統(tǒng)、單點接地系統(tǒng)、多點接地系統(tǒng)以及混合接地系統(tǒng)。在復(fù)雜的情況下，電子設(shè)備或單元電路的接地，很難通過一個簡單的接地形式來解決，這時就要采用混合的形式?？照{(diào)器中的強(qiáng)電器件較多，對于整個空調(diào)系統(tǒng)，較適合于多點接地，但是具體情況還要具體分析，美的空調(diào)在實驗中發(fā)現(xiàn)：如果全部用多點接地效果不是很理想，強(qiáng)電器件用多點接地而控制板中的地線那