Cas de rectification du bruit d'interférence EMI: Système de conversion de fréquence d'ascenseur
Ce rapport détaille le processus de rectification des interférences de bruit générées par le système de fréquence variable de l'ascenseur moderne de Shanghai. Il couvre la mise en œuvre et les résultats des tests de trois projets expérimentaux: interférence rayonnée, interférence réalisée et courant harmonique.
Le rapport aborde divers types d'interférence électromagnétique rencontrés dans les systèmes de conversion de fréquence d'ascenseur.
Le rapport aborde divers types d'interférence électromagnétique rencontrés dans les systèmes de conversion de fréquence d'ascenseur.
1. Introduction du problème
L'interférence électromagnétique (EMI) est un défi continu pour les systèmes électroniques modernes, en particulier dans des environnements complexes tels que les systèmes d'onduleur d'ascenseur. L'EMI, communément appelé bruit électrique, peut perturber le fonctionnement normal des circuits en introduisant des signaux d'interférence qui interfèrent avec les signaux numériques et analogiques. Dans les systèmes d'ascenseur, les signaux analogiques sensibles coexistent avec de puissants circuits numériques et même un bruit minuscule peut provoquer de graves problèmes de performances ou des échecs.Il est essentiel de comprendre comment l'EMI affecte les signaux et les circuitspour les ingénieurs et les concepteurs pour assurer un fonctionnement fiable. L'atténuation efficace de l'EMI ne consiste pas seulement à respecter les normes réglementaires, mais elle est également essentielle à la sécurité, à l'efficacité et à la longévité des systèmes d'ascenseur et de l'ensemble de l'infrastructure de construction.
2. Composants système et alimentation
Les systèmes d'onduleur d'ascenseur se composent de plusieurs composants clés, notamment des alimentations, des circuits numériques et des appareils analogiques. L'alimentation est particulièrement importante car elle peut à la fois générer et être affectée par l'EMI. Les signaux à haute fréquence générés par l'alimentation se propagent à travers le système et peuvent interférer avec des circuits sensibles et d'autres équipements. De plus, les sources externes d'interférence radiofréquence (RFI) peuvent pénétrer le système, exacerbant davantage les problèmes EMI. Pour réduire l'EMI, il est essentiel demettre en œuvre un filtrage et un blindage solidesstratégie. Les condensateurs de découplage sont souvent utilisés pour filtrer les signaux d'interférence à l'extrémité de l'alimentation, tandis que l'encapsulation de l'alimentation dans un boîtier métallique aide à protéger les interférences externes. En concevant soigneusement l'alimentation et ses connexions, les ingénieurs peuvent réduire considérablement le risque d'EMI affectant les performances de l'ensemble du système.
3. Causes d'interférence du système d'ascenseur
Les interférences dans les systèmes d'ascenseurs peuvent provenir de diverses sources, chacune ayant un impact sur l'environnement électromagnétique global. Les signaux à haute fréquence générés par les alimentations ou les composants de commutation introduisent du bruit dans le système, tandis que les interférences à basse fréquence proviennent souvent de fluctuations ou d'harmoniques du système électrique du bâtiment. Les signaux errants des autres équipements du bâtiment (tels que les émetteurs radio, les fours à micro-ondes ou les machines industriels) peuvent également se coupler dans le circuit de l'ascenseur et interférer avec le fonctionnement normal de l'ascenseur. Pour réduire efficacement les interférences électromagnétiques, il est essentiel d'identifier ces sources d'interférence et de mettre en œuvre des mesures d'atténuation ciblées. Cela peut inclure l'installation de filtres pour bloquer les fréquences indésirables, en utilisant des couches de blindage pour empêcher les signaux externes de pénétrer dans les zones sensibles et assurer une bonne mise à la terre de l'ensemble du système. En abordant les sources d'interférence internes et externes, les ingénieurs peuvent améliorer la compatibilité électromagnétique des systèmes d'ascenseur et garantir des performances fiables.
4. Conception du système de conversion de fréquence d'ascenseur
La conception du système de conversion de fréquence de l'ascenseur joue un rôle clé dans la minimisation des interférences électromagnétiques. Une réduction efficace de l'EMI commence par la mise en œuvre de techniques de filtrage et de blindage appropriées. Par exemple, l'intégration d'un filtre passe-bas dans l'alimentation peut empêcher les signaux à haute fréquence de se propager au reste du système. Encluant le système dans une enceinte métallique fournit une barrière physique contre les interférences externes, et une carte de circuit imprimé soigneusement avec un plan de sol dédié aide à réduire davantage les interférences électromagnétiques. Il est également essentiel d'organiser soigneusement les composants pour minimiser la zone de boucle, car des zones de boucle plus grandes peuvent agir comme des antennes, ce qui augmente le risque d'EMI rayonné. En considérant ces principes de conception depuis le début, les ingénieurs peuvent créer des systèmes d'onduleur d'ascenseur robustes, fiables et conformes aux normes de compatibilité électromagnétique.
5. Rectification des interférences réalisées
Paramètres du filtre initial:
Inductances en mode commune triphasées de 3 × 2,0mh
6 × 2,0uf CX
3 × 0,22uf Cy
Selon les résultats des tests EMI du client (figure 1.1), les exigences ont été satisfaites après 500k, mais il y a eu un dépassement à basse fréquence significatif. Le bruit conduit est une préoccupation majeure dans les systèmes d'ascenseur, car il peut voyager le long des lignes de puissance et de signal et de perturber le fonctionnement du circuit s'il n'est pas correctement contrôlé.
Mesures d'amélioration:
Figure 1.1
Augmenter le condensateur x:Selon la formule de réactance capacitive XC = 1/2πfc, les condensateurs plus grands filtrent les signaux à basse fréquence tandis que les condensateurs plus petits filtrent les signaux à haute fréquence. Étant donné que les condensateurs excessivement importants peuvent entraîner un courant de fuite élevé et le volume strict et les contraintes de coûts du client, les condensateurs d'entrée ont été remplacés par 3 × 4,7uf CX. Les résultats des tests de l'analyseur de réseau ont montré une amélioration significative des performances à basse fréquence.
Remplacez les obstacles en mode commun:Pour assurer la réussite du test, nous avons utilisé des boucles de noyau amorphe connues pour leur efficacité dans la gestion des interférences à basse fréquence, en remplacement des étouffages en mode commun par des amorphes enroulés par une inductance de 20mh. Les résultats des tests (figure 1.2 mode commun et figure 1.3 mode différentiel) ont montré de bonnes performances et des échantillons ont été envoyés à Suzhou pour les tests.
QuandConception du filtre et du système de mise à la terre, il est important de connecter tous les terrains en un seul point. Cette connexion à point unique minimise le bruit et les interférences en empêchant le bruit de commutation numérique en affectant les circuits analogiques sensibles.
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| Figure 1.2 | Figure 1.3 |
6. Rectification des interférences rayonnées
Tests initiaux
Lorsque la structure interne du châssis a été assemblée et qu'un moteur externe a été connecté comme charge simulée, les résultats des tests (figure 2.1) ont montré des dépassements entre 30 et 43 m. Les observations ont indiqué que les dépassements étaient les plus significatifs lorsque le récepteur de signal faisait dire directement le moteur de charge simulé. Chaque appareil et dispositif électronique du système doit être conçu pour minimiser la sensibilité à l'EMI, car le placement ou la mise à la terre incorrectionnels peut amplifier le bruit dans le système. De plus, l'équipement électronique doit se conformer aux normes EMI pour assurer un fonctionnement fiable.
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| Figure 2.1 |
Les discussions avec Shanghai Modern Elevator Engineers ont révélé que lorsque le châssis était allumé et que le lecteur de fréquence variable fonctionnait sans charge de moteur externe, les résultats des tests rayonnés n'ont montré aucun dépassement significatif. Ainsi, il a été déterminé que le moteur de charge exposé pendant le test est devenu une source d'interférence rayonnée (figure 2.2). Comprendre la gamme de fréquences de l'EMI est crucial pour sélectionner les méthodes de filtrage et de blindage appropriées pour protéger les appareils et l'équipement électronique.
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| Figure 2.2 |
Mesures d'amélioration
Ajouter les noyaux de ferrite:Des noyaux de ferrite ont été ajoutés à l'extrémité de sortie du moteur, la blessure de fil de phase 3 tourne pour bloquer les signaux d'interférence du moteur. Les résultats des tests (figure 2.4) ont montré une amélioration significative, réduisant le bruit de 10 dB, bien que le pic s'est déplacé.Les techniques de filtrage matériel et logicielle sont utilisées pour s'assurer que les signaux sont correctement filtrés. Les stratégies de filtrage comprennent souvent des filtres à faible passe et de petits condensateurs pour bloquer le bruit à haute fréquence et améliorer la qualité du signal.
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| Figure 2.4 |
Traitement de blindage complet:Une inspection supplémentaire a révélé que le fil de terre dans le câble blindé n'a pas été mis à la terre lors de la connexion du châssis au système d'alimentation, et le film d'isolation du châssis n'a pas été traité (figure 2.5). En raison des conditions limitées sur place, nos techniciens ont enveloppé les lacunes du châssis et les câbles externes avec du papier d'aluminium en cuivre et ont effectué une mise à la terre simple pour obtenir un blindage complet. Les résultats des tests (figure 2.6) ont montré le respect des normes et le succès réussi du test.
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| Figure 2.5 | Figure 2.6 |
7. Rectification des interférences réalisées
Tests initiaux
Le test initial utilisant des inductances en mode commun de premier ordre en trois phases a montré des performances de filtrage à basse fréquence insatisfaisantes (figure 3.1). Les sources d'interférence dans les systèmes d'ascenseurs peuvent inclure une variété de facteurs; Les exemples sont des pinceaux défectueux, des arcs ou des lignes électriques défectueuses, qui peuvent tous générerInterférence électromagnétique (EMI).Les longs fils et câbles du système peuvent agir comme des antennes, ramasser ou rayonner EMI et augmenter la sensibilité au bruit. Le chemin de transmission des signaux indésirables, comme à travers ces fils ou conducteurs externes, peut affecter considérablement les performances du système d'ascenseur. Les pics ou les arcs à haute tension sont également des sources courantes qui peuvent générer un EMI substantiel dans les circuits d'ascenseur. Des signaux parasites peuvent être introduits à partir de signaux RF externes, qui peuvent interférer avec des circuits sensibles. Lors des tests d'EMI à partir d'équipements externes, les antennes qui réceptent des antennes sont utilisées pour mesurer les émissions rayonnées du système.
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| Figure 3.1 |
Mesures d'amélioration
Remplacer les inductances:Selon la formule de réactance inductive xl = 2πflxl = 2 \ pi flxl = 2πfl, la petite inductance n'a pas réussi à atteindre l'impédance requise. Cependant, une inductance excessivement importante pourrait provoquer une diaphonie, interprétant mal les signaux de mode différentiel comme un mode commun, affectant gravement la capacité anti-ingérence de l'appareil.Considérant le coût, le volume et les performances EMILes inductances en mode commun de premier ordre en trois phases de 20,0 mh ont été utilisées pour la rectification. Les résultats des tests (figure 3.2) n'ont montré aucun dépassement, respectant les normes et réussite le test en une seule fois.
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| Figure 3.2 |
8. Rectification de courant harmonique
Les harmoniques sont principalement générées par des charges non linéaires dans le réseau électrique et peuvent généralement être compensées en installant des filtres actifs. Pour ce projet de rectification, nos techniciens ont identifié le système de fréquence variable comme la principale source d'interférence harmonique. Le réacteur apparié a aidé à atténuer les interférences harmoniques. Les résultats des tests (figure 4.1) ont montré que seule la 5e harmonique ne répondait pas à la norme.
Pour réduire davantage l'interférence électromagnétique (EMI), il est important de renfermer le circuit à l'intérieur d'une enceinte blindée, comme une boîte métallique, qui contient effectivement des émissions électromagnétiques et minimise la propagation EMI. La gestion de l'impédance d'entrée est également cruciale pour réduire la sensibilité au bruit externe et améliorer la compatibilité électromagnétique. De plus, les amplis opérationnels utilisés dans le circuit sont particulièrement sensibles à l'EMI et peuvent provoquer une rectification audio s'il n'est pas correctement protégé, entraînant un bruit ou une distorsion indésirable. La surveillance de la tension de sortie et la garantie de stabilité de tension sont essentielles pour un fonctionnement fiable du circuit. En utilisant un appareil avecFiltrage EMI intégréPeut améliorer considérablement l'immunité du système à des interférences à haute fréquence.
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| Figure 4.1 |
Mesures d'amélioration
Des noyaux de ferrite ont été ajoutés à l'extrémité d'entrée du lecteur de fréquence variable, avec le fil de phase 5 tours. Les résultats des tests (figure 4.2) ont montré le respect des normes et le passage du test.
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| Figure 4.2 |
9. Résumé
Grâce à un jugement précis et à des produits de filtre EMI de haute qualité, cette rectification a réussi tous les éléments de test. Les filtres ont démontré d'excellentes capacités d'anti-interférence sans problèmes tels que la surchauffe ou le bourdonnement, malgré les contraintes de volume et de coût. Les mesures de rectification et les filtres utilisés dans ce projet sont applicables à une large gamme de produits électroniques, contribuant à garantir la conformité avecNormes de compatibilité électromagnétique.
Cet article, avec des étapes détaillées et une analyse des données, montre comment nos techniciens ont effectivement résolu le problème d'interférence du bruit du système de fréquence variable de l'ascenseur Shanghai, offrant une expérience et une référence précieuses pour des problèmes similaires.
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