АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ НА РАБОТУ ИНВЕРТОРА

ANALYSIS OF THE EFFECT OF ELECTROMAGNETIC OSCILLATIONS ON THE WORK OF THE INVERTER

Vyacheslav Sobolev

Student, department of electrical equipment for ships and production automation, Kerch State Marine University,

Russia, Kerch

АННОТАЦИЯ

В статье проводится анализ влияния электромагнитных колебаний на силовые компоненты инвертора.

ABSTRACT

The article analyzes the influence of electromagnetic waves on the power components of the inverter.

Ключевые слова: электромагнитная совместимость, инвертор, влияние электромагнитных колебаний

Keywords: electromagnetic compatibility, inverter, influence of electromagnetic waves

ВВЕДЕНИЕ

Для управления скоростью вращения асинхронного двигателя часто используют преобразователи частоты.

Для корректной работы преобразователь частоты, особенно при работе на судне, необходимо учитывать электромагнитную совместимость. В данной статье будет рассмотрено влияние помех на инвертор так как игнорирование электромагнитной совместимости инвертора может привести к его полному выводу из строя.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ НА ИНВЕРТОР

Чтобы понять, как электромагнитные помехи могут повлиять на работу инвертора, следует ознакомиться с принципом его работы. В любом из инверторов есть силовые элементы, которые генерируют переменный ток и управляющие элементы, которые задают правильную работу силовых элементов.

При воздействии электромагнитных помех на инвертор, сигнал, который поступает на затворы полевых транзисторов начинает накладываться на гармонику поступающих помех, что может привести к одновременному открытию силовых ключей инвертора. Наглядно это показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Сигнал с наложенными на него помехами

На рисунке видно, что управляющие сигналы разных силовых элементов открыты одновременно в некоторый период времени. При одновременном открытии даже на очень малый промежуток времени происходит короткой замыкание, при котором многократно возросший ток, выводит из строя силовые элементы инвертора.

СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Существует 2 самых распространенных решения проблемы с электромагнитной совместимостью инвертора:

• Экранирование печатной платы инвертора.
• Фильтры для питающего инвертор сигнала.

Рассмотрим второй из способов защиты инвертора от помех.

Устройство выбора оптимального фильтра для инвертора

На основе рассмотренных решений по уменьшению электромагнитных помех, была выведена собственная методика по защите инвертора от помех, поступающих от питающего сигнала. Данное решение предполагает внедрение в схему инвертора устройства, которое подбирало бы оптимальный фильтр, который будет внедряться в цепь в зависимости от частоты помех, которые накладываются на питающий сигнал.

Для данного устройства нам необходимо три основных составляющих:

• Анализатор спектра.
• Управляющий контроллер
• Блок различных фильтров

Анализатор спектра

Анализатор спектра — прибор для наблюдения и измерения относительного распределения энергии электрических (электромагнитных) колебаний в полосе частот.

В нашем случае использование параллельного типа не целесообразно, так как параллельные ДПФ-анализаторы из-за ограниченных возможностей аналого-цифровых преобразователей (АЦП) работают только на относительно низких частотах.

Управляющий контроллер

После того, как анализатор спектра проанализировал частоту помех, наложенных на сигнал, он передает информацию на контроллер, который в зависимости от частоты помех будет определять какой наиболее продходящий фильтр нужно ввести в цепь.

Это может быть тот же самый контролей что и создаёт закон инверсии для управления асинхронным двигателем, которые зачастую запитываются от инвертора.

Блок различных фильтров

После того как контроллер определит какой фильтр будет наиболее оптимален для подавления той или иной частоты, он будет включать в цепь один из предложенных ранее фильтров, который будет оптимально подобран под те помехи, которые оказывают влияние на сигнал.

ВЫВОД

В статье были рассмотрены основные способы влияние электромагнитных помех на работу инвертора, используемого в преобразователе частоты. Так же было предложено устройство подбора оптимального фильтра для минимализации помех, которые могут привести к выводу инвертора из строя. Использование анализатора частоты на базе встроенного контроллера преобразователя частоты с переключением режимов работы фильтров незначительно поднимет стоимость устройства, однако повысит надежность преобразователя при работе его в судовых условиях.

Список литературы:

1. Бушуев В.М., Деминский В. А., Захаров Л.Ф., Козляев Ю.Д., Колканов М.Ф. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. — М.: Горячая линия - Телеком, 2009. — 384 с.
2. Ирвинг М., Готтлиб. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы. = Power Supplies, Switching Regulators, Inverters and Converters. — 2-е изд. — М.: Постмаркет, 2002. — 544 с.
3. Экранирование радиоэлектронной аппаратуры, как метод обеспечения электромагнитной совместимости, [электронный ресурс] режим доступа: http://www.test-expert.ru/news/detail.php?ID=915, дата обращения: 19.04.2019.
4. Р. Богнер, А. Константинидис. Введение в цифровую фильтрацию. — Москва: Мир, 1976. — 284 с.
5. Э. Оппенгейм. Применение цифровой обработки сигналов. — Москва: Мир, 1980 — 432 с.