EMI 간섭 노이즈 정류 케이스 : 엘리베이터 주파수 변환 시스템
이 보고서는 상하이 현대 엘리베이터의 가변 주파수 시스템에 의해 생성 된 노이즈 간섭을 수정하는 프로세스를 자세히 설명합니다. 3 가지 실험 프로젝트의 구현 및 테스트 결과, 즉 방사 된 간섭, 수행 간섭 및 고조파 전류의 구현 결과를 다룹니다.
이 보고서는 엘리베이터 주파수 변환 시스템에서 발생하는 다양한 유형의 전자기 간섭을 다룹니다.
이 보고서는 엘리베이터 주파수 변환 시스템에서 발생하는 다양한 유형의 전자기 간섭을 다룹니다.
1. 문제 소개
전자기 간섭 (EMI)은 현대 전자 시스템, 특히 엘리베이터 인버터 시스템과 같은 복잡한 환경에서 지속적인 도전입니다. 일반적으로 전기 노이즈라고하는 EMI는 디지털 및 아날로그 신호를 방해하는 간섭 신호를 도입하여 회로의 정상 작동을 방해 할 수 있습니다. 엘리베이터 시스템에서 민감한 아날로그 신호는 강력한 디지털 회로와 공존하며 작은 소음도 심각한 성능 문제 나 고장을 일으킬 수 있습니다.EMI가 신호와 회로에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요합니다엔지니어와 디자이너는 안정적인 운영을 보장 할 수 있습니다. 효과적인 EMI 완화는 규제 표준을 충족하는 것뿐만 아니라 엘리베이터 시스템의 안전, 효율성 및 수명에도 중요합니다.
2. 시스템 구성 요소 및 전원 공급 장치
엘리베이터 인버터 시스템은 전원 공급 장치, 디지털 회로 및 아날로그 장치를 포함한 여러 주요 구성 요소로 구성됩니다. 전원 공급 장치는 EMI의 생성 및 영향을받을 수 있기 때문에 특히 중요합니다. 전원 공급 장치에 의해 생성 된 고주파 신호는 시스템을 통해 전파되며 민감한 회로 및 기타 장비를 방해 할 수 있습니다. 또한, RFI (Radio Frequency Interference)의 외부 소스는 시스템에 침투하여 EMI 문제를 더욱 악화시킬 수 있습니다. EMI를 줄이려면 중요합니다강력한 필터링 및 차폐를 구현하십시오전략. 커플 링 커패시터는 종종 전원 공급 장치 끝에서 간섭 신호를 필터링하는 데 사용되며 금속 하우징의 전원 공급 장치를 캡슐화하면 외부 간섭에 대한 보호가 도와줍니다. 전원 공급 장치와 연결을 신중하게 설계함으로써 엔지니어는 전체 시스템의 성능에 영향을 미치는 EMI의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.
3. 엘리베이터 시스템 간섭의 원인
엘리베이터 시스템의 간섭은 다양한 소스에서 나올 수 있으며, 각 소스는 전체 전자기 환경에 영향을 미칩니다. 전원 공급 장치 또는 스위칭 구성 요소에 의해 생성 된 고주파 신호는 시스템에 노이즈를 소개하는 반면, 저주파 간섭은 종종 건물의 전력 시스템의 변동이나 고조파에서 비롯됩니다. 건물의 다른 장비 (예 : 무선 송신기, 전자 레인지 또는 산업 기계)의 길 잃은 신호는 또한 엘리베이터 회로에 결합하여 엘리베이터의 정상적인 작동을 방해 할 수 있습니다. 전자기 간섭을 효과적으로 줄이려면 이러한 간섭 소스를 식별하고 표적 완화 조치를 구현하는 것이 중요합니다. 여기에는 원치 않는 주파수를 차단하기 위해 필터 설치, 차폐 층을 사용하여 외부 신호가 민감한 영역에 들어가는 것을 방지하고 전체 시스템의 적절한 접지를 보장하는 것이 포함될 수 있습니다. 내부 및 외부 간섭 소스를 해결함으로써 엔지니어는 엘리베이터 시스템의 전자기 호환성을 향상시키고 신뢰할 수있는 성능을 보장 할 수 있습니다.
4. 엘리베이터 주파수 변환 시스템 설계
엘리베이터 주파수 변환 시스템의 설계는 전자기 간섭을 최소화하는 데 중요한 역할을합니다. 효과적인 EMI 감소는 적절한 필터링 및 차폐 기술을 구현하는 것으로 시작합니다. 예를 들어, 저역 통과 필터를 전원 공급 장치에 통합하면 고주파 신호가 다른 시스템으로 전파되는 것을 방지 할 수 있습니다. 금속 인클로저에 시스템을 둘러싸는 것은 외부 간섭에 대한 물리적 장벽을 제공하며, 전용 접지 평면이있는 신중하게 설계된 회로 보드는 전자기 간섭을 더욱 줄일 수 있습니다. 또한 더 큰 루프 영역이 안테나 역할을 할 수 있으므로 방사 된 EMI의 위험을 증가시키기 때문에 루프 영역을 최소화하기 위해 구성 요소를 신중하게 배열하는 것이 중요합니다. 엔지니어는 처음부터 이러한 설계 원칙을 고려함으로써 견고하고 신뢰할 수 있으며 전자기 호환성 표준을 준수하는 엘리베이터 인버터 시스템을 만들 수 있습니다.
5. 간섭 정류 수행
초기 필터 매개 변수 :
3 × 2.0mh 3 상 공통 모드 인덕터
6 × 2.0UF CX
3 × 0.22UF cy
고객의 EMI 테스트 결과 (그림 1.1)에 따르면, 요구 사항은 500K 이후에 충족되었지만 상당한 저주파 초과가있었습니다. 수행 된 노이즈는 엘리베이터 시스템의 주요 관심사입니다. 전원 및 신호 라인을 따라 이동하고 제대로 제어되지 않으면 회로 작동을 방해 할 수 있기 때문입니다.
개선 조치 :
그림 1.1
X 커패시터 증가 :용량 성 리액턴스 공식 XC = 1/2πFC에 따르면, 더 큰 커패시터는 저주파 신호를 필터링하고 더 작은 커패시터는 고주파 신호를 필터링합니다. 과도하게 큰 커패시터가 높은 누출 전류와 고객의 엄격한 양 및 비용 제약으로 이어질 수 있다는 점을 고려할 때 입력 커패시터는 3 × 4.7UF CX로 대체되었습니다. 네트워크 분석기 테스트 결과는 저주파 성능이 크게 개선되었습니다.
공통 모드 초크 교체 :시험 전달을 보장하기 위해, 우리는 저주파 간섭을 처리하는 데있어 효과로 알려진 비정질 코어 초크를 사용하여 공통 모드 초크를 20mh 인덕턴스로 상처 상처로 대체했습니다. 테스트 결과 (그림 1.2 공통 모드 및 그림 1.3 차등 모드)는 우수한 성능을 보여 주었고 샘플은 테스트를 위해 Suzhou로 전송되었습니다.
언제필터 및 접지 시스템 설계, 단일 지점에서 모든 근거를 연결하는 것이 중요합니다. 이 단일 포인트 연결은 디지털 스위칭 노이즈가 민감한 아날로그 회로에 영향을 미치는 것을 방지하여 노이즈 및 간섭을 최소화합니다.
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| 그림 1.2 | 그림 1.3 |
6. 방사 된 간섭 정류
초기 테스트
섀시의 내부 구조가 조립되고 외부 모터가 시뮬레이션 하중으로 연결되면 테스트 결과 (그림 2.1)는 30m에서 43m 사이의 초과를 나타 냈습니다. 관찰에 따르면 신호 수신기가 시뮬레이션 된 하중 모터를 직접 직면했을 때 초과가 가장 중요하다는 것을 나타냅니다. 부적절한 구성 요소 배치 또는 접지가 시스템 내에서 노이즈를 증폭시킬 수 있으므로 시스템의 각 장치 및 전자 장치는 EMI에 대한 감수성을 최소화하도록 설계되어야합니다. 또한 전자 장비는 안정적인 작동을 보장하기 위해 EMI 표준을 준수해야합니다.
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| 그림 2.1 |
상하이 현대 엘리베이터 엔지니어와의 논의에 따르면 섀시가 켜져 있고 가변 주파수 드라이브가 외부 모터 부하없이 작동 할 때 방사 된 테스트 결과는 크게 초과하지 않았다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서, 시험 중에 노출 된 하중 모터는 방사 된 간섭의 원인이 된 것으로 결정되었다 (도 2.2). EMI의 주파수 범위를 이해하는 것은 장치 및 전자 장비를 보호하기위한 적절한 필터링 및 차폐 방법을 선택하는 데 중요합니다.
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| 그림 2.2 |
개선 조치
페라이트 코어 추가 :페라이트 코어는 모터 출력 끝에 첨가되었고, 위상 와이어 상처 3 회전은 모터의 간섭 신호를 차단합니다. 테스트 결과 (그림 2.4)는 피크가 이동했지만 소음을 10dB 감소시키는 상당한 개선을 보였습니다.하드웨어 및 소프트웨어 필터링 기술은 신호가 올바르게 필터링되도록하는 데 사용됩니다.. 필터링 전략에는 종종 저 패스 필터와 소형 커패시터가 포함되어 고주파 소음을 차단하고 신호 품질을 향상시킵니다.
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| 그림 2.4 |
전체 차폐 처리 :추가 검사에 따르면 차폐 케이블의 접지선은 섀시를 전력 시스템에 연결할 때 접지되지 않았으며 섀시 절연 필름은 처리되지 않았습니다 (그림 2.5). 현장 조건이 제한되어 있기 때문에 기술자들은 섀시 틈과 외부 케이블을 구리 호일로 포장하고 간단한 접지를 수행하여 전체 차폐를 달성했습니다. 테스트 결과 (그림 2.6)는 표준을 준수하고 테스트의 성공적인 통과를 보여주었습니다.
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| 그림 2.5 | 그림 2.6 |
7. 간섭 정류 수행
초기 테스트
3 상 1 차 공통 모드 2.0mH 인덕터를 사용한 초기 테스트는 불만족스러운 저주파 필터링 성능을 보여주었습니다 (그림 3.1). 엘리베이터 시스템의 간섭 원은 다양한 요인을 포함 할 수 있습니다. 예제는 브러시, 아크 또는 결함이있는 전원 라인으로, 모두 생성 할 수 있습니다.전자기 간섭 (EMI).시스템의 긴 전선과 케이블은 안테나 역할을 할 수 있으며, EMI를 집어 올리거나 방출하며 소음에 대한 감수성을 높일 수 있습니다. 이러한 와이어 또는 외부 도체를 통한 원치 않는 신호의 전송 경로는 엘리베이터 시스템의 성능에 크게 영향을 줄 수 있습니다. 고전압 스파이크 또는 아크는 엘리베이터 회로에서 상당한 EMI를 생성 할 수있는 일반적인 소스입니다. 가짜 신호는 외부 RF 신호에서 도입 될 수 있으며, 이는 민감한 회로를 방해 할 수 있습니다. 외부 장비에서 EMI를 테스트 할 때는 안테나를 수신하는 것이 시스템에서 방사선 배출량을 측정하는 데 사용됩니다.
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| 그림 3.1 |
개선 조치
인덕터 교체 :유도 리액턴스 공식 XL = 2πflxl = 2 \ pi flxl = 2πfl에 따르면, 작은 인덕턴스는 필요한 임피던스를 달성하지 못했습니다. 그러나, 과도하게 큰 인덕턴스는 크로스 스토크를 유발하여 차등 모드 신호를 공통 모드로 잘못 해석하여 장치의 간 회의 능력에 심각하게 영향을 미칩니다.비용, 볼륨 및 EMI 성능을 고려합니다, 3 상 1 차 공통 모드 20.0mh 인덕터를 정류에 사용 하였다. 테스트 결과 (그림 3.2)는 한 번에 초과, 표준을 충족시키고 테스트를 통과하지 못했습니다.
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| 그림 3.2 |
8. 고조파 전류 정류
고조파는 주로 전력망의 비선형 하중으로 생성되며 일반적으로 활성 필터를 설치하여 보상 할 수 있습니다. 이 정류 프로젝트의 경우, 우리의 기술자는 가변 주파수 시스템을 주요 고조파 간섭의 주요 원인으로 식별했습니다. 일치하는 반응기는 고조파 간섭을 완화하는 데 도움이되었습니다. 테스트 결과 (그림 4.1)는 5 번째 고조파만이 표준을 충족하지 않았 음을 보여주었습니다.
전자기 간섭 (EMI)을 추가로 줄이려면 전자기 방출을 효과적으로 함유하고 EMI 전파를 최소화하는 금속 상자와 같은 차폐 인클로저 내부의 회로를 둘러싸는 것이 중요합니다. 입력 임피던스 관리는 외부 노이즈에 대한 감수성을 줄이고 전자기 호환성을 향상시키는 데 중요합니다. 또한 회로에 사용 된 OP AMP는 EMI에 특히 취약하며 제대로 차폐되지 않으면 오디오 수정을 유발하여 원치 않는 소음이나 왜곡을 유발할 수 있습니다. 출력 전압을 모니터링하고 전압 안정성을 보장하는 것은 안정적인 회로 작동에 필수적입니다. 하나의 장치 사용통합 EMI 필터링고주파 간섭에 대한 시스템 면역을 크게 향상시킬 수 있습니다.
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| 그림 4.1 |
개선 조치
페리 라이트 코어는 가변 주파수 구동의 입력 끝에 추가되었고, 위상 와이어 상처는 5 회전으로 추가되었다. 테스트 결과 (그림 4.2)는 표준 및 테스트 전달을 준수하는 것을 보여주었습니다.
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| 그림 4.2 |
9. 요약
정확한 판단 및 고품질 EMI 필터 제품을 통해이 정류는 모든 테스트 품목을 성공적으로 통과했습니다. 필터는 볼륨 및 비용 제약에도 불구하고 과열 또는 윙윙 거리는 것과 같은 문제없이 우수한 반 인터뷰 기능을 보여주었습니다. 이 프로젝트에 사용 된 정류 측정 및 필터는 광범위한 전자 제품에 적용 할 수 있으므로 준수를 보장합니다.전자기 호환성 표준.
이 기사는 자세한 단계와 데이터 분석을 통해 우리의 기술자가 상하이 현대 엘리베이터 가변 주파수 시스템의 노이즈 간섭 문제를 효과적으로 해결하여 유사한 문제에 대한 귀중한 경험과 참조를 제공하는 방법을 보여줍니다.
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