變頻空調的電磁兼容
變頻空調的電磁兼容
【摘 要】隨著家用電器的普及和使用，電磁輻射干擾對空調器系統的穩定性、可靠性和安全性都有著非常大的影響。
可以說，電磁輻射干擾對空調器的嚴重破壞影響，必將成為嚴重的社會化問題。
本文分析了變頻空調的電磁兼容問題。
【關鍵詞】變頻空調;電磁兼容;電磁輻射
1 變頻空調器的工作原理與特點
空調器的電氣控制技術是涉及很多學科在內的一項綜合性技術。
從傳統的開關控制發展到現在的變頻控制，空調器的性能有了很大的提高。
從空調器電控系統的發展上看，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，空調器的控制電路大都采用選擇開關、繼電器和接觸器組成。
風扇電機的轉速由手動的轉換開關直接選擇進行控制，壓縮機也是由一個簡單的轉換開關控制電路控制啟停，通過手動的調溫開關和冷熱切換開關進行制冷(熱)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90年代初，在繼電器-接觸器控制線路的基礎上利用電子技術，發展了采用集成電路和分立元件相結合的控制方式。
這種電控系統中，壓縮機、風機等負載仍采用繼電器-接觸器供電方式，但其控制部分主要采用弱電控制。
在該階段，空調控制電路增加了溫度控制、自動除霜、3分鐘延時、過欠壓保護等功能，使空調器的自動控制功能大大提高，工作更為可靠。
另外，還增強了電氣保護功能，如壓力控制器，當排氣壓力過高或吸氣壓力過低時，壓力控制器斷開接點，迫使壓縮機停止工作;采用熱繼電器起到過負荷保護作用，確保壓縮機不會因過流而損壞。
第三階段為微電腦芯片控制階段。
目前變頻空調器已普遍采用微電腦控制技術，該技術在空調器上的應用，使空調器不但實現了自動化控制，而且還實現了智能化控制，使空調器的功能有了更大的改善，操作更為簡單，舒適程度進一步提高。
微處理器中的中央處理器具有數據處理能力(如算數運算、邏輯運算、數據傳送、中斷處理等)，可以實現更加復雜的軟件功能，使空調性能越來越可靠，感覺越來越舒適。
2 變頻空調的電磁兼容測試標準
我國從2002年5月開始實施的CCC(中國強制性認證)認證己將GB4343.1一2003《電磁兼容限值家用電器、電動工具和類似器具的要求第一部分發射》及GB17625.1-2003《電磁兼容限值諧波電流發射限值(設備每相輸入電流蕊16A)》等標準作為空調產品必須通過的EMC測試項目。
空調廠商如果想將自己的產品順利打入國內外市場，必須獲得相關國家的EMC認證;另外，電磁騷擾也會影響空調電路等的正常運行，在惡劣情況下可能會引起停機等故障，因此，空調設備電磁騷擾等方面的問題巫待解決。
空調產品尤其是變頻空調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，諧波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、射頻傳導抗擾度和射頻輻射抗擾度等方面。
與其他家用電器相比較，變頻空調控制器工作時的額定功率更大，騷擾頻率范圍更廣，受外界騷擾因素較多，因此，通過電磁兼容理論的運用，設計出符合EMC要求的變頻空調控制電路，解決變頻空調電路的電磁兼容性問題，對于電磁兼容領域的拓廣使用及變頻控制器領域的應用發展是很有必要的。
3 電磁輻射對空調器的干擾與影響
一般來講，電磁干擾主要是對低電平系統進行干擾，而目前的家用空調器的核心部分大都是低電平系統，再由低電平系統對高電平(強電)系統進行控制。
因此，空調器在電磁環境中是比較容易受到干擾和影響的。
下面就以美的空調器產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器的具體影響及危害：
美的某型號的變頻空調器在設計初期小批量試制后進行功能驗證時發現如下問題。
1)空調器運行一段時間后，出現故障停機，查其原因為室外機的控制基板上的數據存儲器EEPROM中的數據錯誤。
拆下此存儲器研究發現這種錯誤不是整個存儲器中的數據全部錯誤，只是某一位數據發生畸變。
2)空調器的顯示屏在有些節能燈打開時，屏幕閃爍。
以上問題，經過深入的研究發現：前者系該空調器的抗干擾性設計的不夠理想，當空調器運行時，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據因受干擾而發生改變。
后者系節能燈在工作時，發出輻射干擾，使顯示屏閃爍。
針對以上問題，美的空調有限公司的有關技術人員采用了相應的措施，有效的避免了類似問題的發生。
4 空調器的電磁危害
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。
在設計時應該注意以下幾點：①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;②電源線、地線、印制版上的導線在印制版上的排列要恰當，盡可能短而直，為了減小信號線與回線之間所形成的環路面積。
4.2 濾波器技術
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，濾波器是防止傳導干擾的主要措施，如電源濾波器解決傳導干擾問題。
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，在發射機的輸出端和接收端加相應的電磁干擾濾波器，濾掉干擾的信號以達到兼容的目的。
對于普通的變頻空調器而言，由于其室外機的干擾很大，通常是在室外機的電源端加上濾波器，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
變頻空調器中智能功率模塊的傳導干擾強，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，濾波器濾掉了一部分的傳導干擾，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到電源網絡。
由此可知，雖然濾波器對傳導干擾起到一定的作用，但是總的來說并沒能實現抑制對外干擾的目的，這樣就要用到屏蔽技術。
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備或電子組件所產生的電磁干擾限制在一定有限的范圍內。
或者保護某些對電磁干擾易敏感的設備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，將需要隔離的部分全部包起來。
4.4 接地技術
接地的好壞對于整個空調器系統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，它可以作為系統中所有信號電平的參考點。
接地是指在系統的某個選點與接地面之間建立導電的通路。
接地的目的主要是防止電磁干擾，消除公共阻抗的禍合，也為人身和設備的安全。
接地通�？煞譃橐韵聨追N方法：浮點接地系統、單點接地系統、多點接地系統以及混合接地系統。
在復雜的情況下，電子設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。
空調器中的強電器件較多(風扇電機、四通閥線圈、壓縮機)，對于整個空調系統，較適合于多點接地，但是具體情況還要具體分析，美的空調在實驗中發現：如果全部用多點接地效果不是很理想，強電器件用多點接地而控制板中的地線則用單點接地效果會明顯比全部用多點接地好。
通過以上的處理，美的的這款變頻空調器的電磁兼容性基本合乎要求。
【參考文獻】
[1]吳慎山，朱明杰.電磁兼容在空調設計中的應用[J].電子質量，2007(05).
[2]符永高，張繼慶，杜貴平.日用電器電磁兼容計算機仿真技術研究[J].環境技術，2007(04).
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