提升功率分析儀兼容性的措施

一、概述

電磁兼容性一般包含兩個(gè)方面，EMI和EMS，即電磁干擾和電磁耐受兩方面。一臺(tái)電磁兼容性好的設(shè)備，就要求設(shè)備在正常運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)所在的環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定限度，也要求設(shè)備對(duì)其運(yùn)行環(huán)境中的電磁干擾有一定的抗擾度。

在電氣測(cè)量領(lǐng)域，功率分析儀的電磁兼容性顯得尤為重要，隨著現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境的日益復(fù)雜，特別是變頻電源的普及，現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致某些電磁兼容性不好的功率分析儀不能準(zhǔn)確測(cè)量甚至無(wú)法正常運(yùn)行。這是由于變頻電源中IGBT等電子開(kāi)關(guān)的頻繁開(kāi)合，產(chǎn)生大量的高次諧波，這些高次諧波通過(guò)連接導(dǎo)線的傳導(dǎo)或者空氣耦合的方式對(duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。

既然功率分析儀都無(wú)法正常運(yùn)行，那么保證復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量從何談起呢？由此看出，變頻測(cè)量電磁環(huán)境的特殊性，對(duì)功率分析儀的電磁兼容性能提出了更高的要求。

二、提升功率分析儀兼容性措施

1.截?cái)喔蓴_源

干擾源包含自然干擾源和人為干擾源，我們主要關(guān)注的是人為干擾源，比如一些能發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、雷達(dá)、電機(jī)、變頻器等設(shè)備。

對(duì)干擾源采取電磁屏蔽措施（如變頻器），對(duì)于功率分析儀來(lái)講，這是一種間接的削弱電磁干擾的方法，通過(guò)屏蔽、濾波等措施，削減干擾源對(duì)外界產(chǎn)生的電磁干擾強(qiáng)度，對(duì)于無(wú)意發(fā)射干擾源來(lái)說(shuō)，操作起來(lái)從理論上說(shuō)是可行的，但是對(duì)于有意發(fā)射干擾源來(lái)說(shuō)，比如雷達(dá)、導(dǎo)航等無(wú)線電設(shè)備來(lái)說(shuō)，是不可能實(shí)現(xiàn)的。

因此采用截?cái)喔蓴_源的方式來(lái)避免其對(duì)周圍環(huán)境設(shè)備產(chǎn)生超過(guò)限值的電磁騷擾，實(shí)際實(shí)施起來(lái)也要分情況考慮，且操作難度較大，不可控。

2.輻射干擾

輻射干擾是通過(guò)介質(zhì)以電磁波的形式傳播，干擾能量按電磁場(chǎng)的規(guī)律向周圍空間發(fā)射。

那么對(duì)于置身于復(fù)雜電磁環(huán)境中的功率分析儀來(lái)說(shuō)，不可避免的會(huì)通過(guò)空氣耦合周圍環(huán)境中存在的電磁波能量，如何減少分析儀所受到的輻射干擾呢？

一是通過(guò)機(jī)箱屏蔽、濾波、接地等措施，降低外界磁場(chǎng)耦合到功率分析儀主要工作電路，保證功率分析儀的正常工作。

二是通過(guò)相關(guān)電路設(shè)計(jì)，PCB工藝等措施，增強(qiáng)功率分析儀抗騷擾能力。

3.傳導(dǎo)干擾

傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生一般是在干擾源與敏感器之間有完整的電路連接，干擾信號(hào)沿著這個(gè)連接電路傳遞到敏感器。

而一般的功率分析儀一般采用直測(cè)或者一次互感器變換成小信號(hào)后，通過(guò)電纜線連接至分析儀端，這樣，干擾信號(hào)勢(shì)必會(huì)通過(guò)信號(hào)導(dǎo)線傳輸至功率分析儀，影響功率分析儀的測(cè)量精度與正常工作，而這樣的方式，也是絕大部分功率分析儀普遍采用的信號(hào)傳輸方式，這也就是為何不同的功率分析儀在同樣的變頻測(cè)量場(chǎng)合，會(huì)測(cè)量出不同的結(jié)果。

基于電磁兼容性的考慮，湖南銀河電氣有限公司研制的WP4000變頻功率分析儀，一方面采用先進(jìn)的工藝及屏蔽措施，增強(qiáng)儀器抗輻射干擾性能，另一方面，摒棄傳統(tǒng)的電纜傳輸方式，宣揚(yáng)前端數(shù)字化方式技術(shù)，將被測(cè)對(duì)象與功率分析儀采用光纖進(jìn)行隔離，隔絕了干擾信號(hào)的傳導(dǎo)途徑。采用光纖傳輸，傳輸信號(hào)為數(shù)字光信號(hào)，完全避免了干擾信號(hào)通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)傳導(dǎo)至功率分析儀。

附圖：WP4000變頻功率分析儀

光纖傳輸—WP4000變頻功率分析儀
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