变频空调的电磁兼容

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变频空调的电磁兼容

【摘要】随着家用电器的普及和使用，电磁辐射干扰对空调器系统的稳定性、可靠性和安全性都有着非常大的影响。

可以说，电磁辐射干扰对空调器的严重破坏影响，必将成为严重的社会化问题。

本文分析了变频空调的电磁兼容问题。

【关键词】变频空调;电磁兼容;电磁辐射

1 变频空调器的工作原理与特点

空调器的电气控制技术是涉及很多学科在内的一项综合性技术。

从传统的开关控制发展到现在的变频控制，空调器的性能有了很大的提高。

从空调器电控系统的发展上看，可分为继电器一接触器控制、分立元件的微电子元件控制和专用微电脑芯片控制三个阶段。

最初，空调器的控制电路大都采用选择开关、继电器和接触器组成。

风扇电机的转速由手动的转换开关直接选择进行控制，压缩机也是由一个简单的转换开关控制电路控制启停，通过手动的调温开关和冷热切换开关进行制冷(热)工作。

所以，这种控制方式功能简单，而且使用起来不太方便。

20世纪90年代初，在继电器-接触器控制线路的基础上利用电子技术，发展了采用集成电路和分立元件相结合的控制方式。

这种电控系统中，压缩机、风机等负载仍采用继电器-接触器供电方式，但其控制部分主要采用弱电控制。

在该阶段，空调控制电路增加了温度控制、自动除霜、3分钟延时、过欠压保护等功能，使空调器的自动控制功能大大提高，工作更为可靠。

另外，还增强了电气保护功能，如压力控制器，当排气压力过高或吸气压力过低时，压力控制器断开接点，迫使压缩机停止工作;采用热继电器起到过负荷保护作用，确保压缩机不会因过流而损坏。

第三阶段为微电脑芯片控制阶段。

目前变频空调器已普遍采用微电脑控制技术，该技术在空调器上的应用，使空调器不但实现了自动化控制，而且还实现了智能化控制，使空调器的功能有了更大的改善，操作更为简单，舒适程度进一步提高。

微处理器中的中央处理器具有数据处理能力(如算数运算、逻辑运算、数据传送、中断处理等)，可以实现更加复杂的软件功能，使空调性能越来越可靠，感觉越来越舒适。

2 变频空调的电磁兼容测试标准

我国从2002年5月开始实施的CCC(中国强制性认证)认证己将GB4343.1一2003《电磁兼容限值家用电器、电动工具和类似器具的要求第一部分发射》及GB17625.1-2003《电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流蕊16A)》等标准作为空调产品必须通过的EMC测试项目。

空调厂商如果想将自己的产品顺利打入国内外市场，必须获得相关国家的EMC认证;另外，电磁骚扰也会影响空调电路等的正常运行，在恶劣情况下可能会引起停机等故障，因此，空调设备电磁骚扰等方面的问题巫待解决。

空调产品尤其是变频空调的电磁骚扰问题包括骚扰抑制和抗扰问题两个方面：骚扰抑制包括骚扰功率及骚扰电压，谐波及电压波动和闪烁等问题;抗扰问题包括电压暂降和跌落、电快速脉冲群、浪涌、射频传导抗扰度和射频辐射抗扰度等方面。

与其他家用电器相比较，变频空调控制器工作时的额定功率更大，骚扰频率范围更广，受外界骚扰因素较多，因此，通过电磁兼容理论的运用，设计出符合EMC要求的变频空调控制电路，解决变频空调电路的电磁兼容性问题，对于电磁兼容领域的拓广使用及变频控制器领域的应用发展是很有必要的。

3 电磁辐射对空调器的干扰与影响

一般来讲，电磁干扰主要是对低电平系统进行干扰，而目前的家用空调器的核心部分大都是低电平系统，再由低电平系统对高电平(强电)系统进行控制。

因此，空调器在电磁环境中是比较容易受到干扰和影响的。

下面就以美的空调器产品在研制阶段所遇到的一些实际问题来谈一下电磁辐射对空调器的具体影响及危害：

美的某型号的变频空调器在设计初期小批量试制后进行功能验证时发现如下问题。

1)空调器运行一段时间后，出现故障停机，查其原因为室外机的控制基板上的数据存储器EEPROM中的数据错误。

拆下此存储器研究发现这种错误不是整个存储器中的数据全部错误，只是某一位数据发生畸变。

2)空调器的显示屏在有些节能灯打开时，屏幕闪烁。

以上问题，经过深入的研究发现：前者系该空调器的抗干扰性设计的不够理想，当空调器运行时，某一时刻空间中的电磁干扰足够大，使得存储器中的某位数据因受干扰而发生改变。

后者系节能灯在工作时，发出辐射干扰，使显示屏闪烁。

针对以上问题，美的空调有限公司的有关技术人员采用了相应的措施，有效的避免了类似问题的发生。

4 空调器的电磁危害

4.1 印刷线路板的布线

印刷线路板的布线的好坏也会很大程度上影响电磁兼容性。

在设计时应该注意以下几点：①电源线、地线、印制版走线对高频信号保持低阻抗，而且，印制版走线尽可能的要短而粗，线条均匀;②电源线、地线、印制版上的导线在印制版上的排列要恰当，尽可能短而直，为了减小信号线与回线之间所形成的环路面积。

4.2 滤波器技术

滤波器可以把不需要的电磁能量即电磁干扰减少到满意的工作电平上，正因为如此，滤波器是防止传导干扰的主要措施，如电源滤波器解决传导干扰问题。

同时，滤波器也是解决辐射干扰的重要武器，如抑制无线电干扰，在发射机的输出端和接收端加相应的电磁干扰滤波器，滤掉干扰的信号以达到兼容的目的。

对于普通的变频空调器而言，由于其室外机的干扰很大，通常是在室外机的电源端加上滤波器，滤波器可以是一级也可以是二级或者是多级，具体的选择还要看滤波后的实际效果。

4.3 屏蔽技术

变频空调器中智能功率模块的传导干扰强，但是其辐射干扰也不弱，在电路中虽然用到了滤波器，但在空间位置上距离智能功率模块较近，一方面，滤波器滤掉了一部分的传导干扰，但是另一方面，智能功率模块的辐射干扰又会重新祸合到滤波器上，再通过电源线反相传导到电源网络。

由此可知，虽然滤波器对传导干扰起到一定的作用，但是总的来说并没能实现抑制对外干扰的目的，这样就要用到屏蔽技术。

屏蔽也是抑制干扰源的措施之一，通常用的方法是把某些设备或电子组件所产生的电磁干扰限制在一定有限的范围内。

或者保护某些对电磁干扰易敏感的设备不受外界电磁干扰的影响。

屏蔽的方法通常是用铜或铝等低阻抗材料或磁性材料制成的容器，将需要隔离的部分全部包起来。

4.4 接地技术

接地的好坏对于整个空调器系统的电磁兼容性有着举足轻重的影响。

理想的接地面是指零阻抗和零电位的物理实体，其上各点之间不存在电位差，它可以作为系统中所有信号电平的参考点。

接地是指在系统的某个选点与接地面之间建立导电的通路。

接地的目的主要是防止电磁干扰，消除公共阻抗的祸合，也为人身和设备的安全。

接地通常可分为以下几种方法：浮点接地系统、单点接地系统、多点接地系统以及混合接地系统。

在复杂的情况下，电子设备或单元电路的接地，很难通过一个简单的接地形式来解决，这时就要采用混合的形式。

空调器中的强电器件较多(风扇电机、四通阀线圈、压缩机)，对于整个空调系统，较适合于多点接地，但是具体情况还要具体分析，美的空调在实验中发现：如果全部用多点接地效果不是很理想，强电器件用多点接地而控制板中的地线则用单点接地效果会明显比全部用多点接地好。

通过以上的处理，美的的这款变频空调器的电磁兼容性基本合乎要求。

【参考文献】

[1]吴慎山，朱明杰.电磁兼容在空调设计中的应用[J].电子质量，2007(05).

[2]符永高，张继庆，杜贵平.日用电器电磁兼容计算机仿真技术研究[J].环境技术，2007(04).