郭玉华
海信容声（广东）冰箱有限公司 广东 佛山 528303
摘要：现如今，家用电器正迅速的向智能化、节能化、变频化等方面发展。因此，家用电器中变频技术应用越来越多，因大量使用而产生的电磁干扰，不仅影响产品的可靠性，同时对用户的身体健康也造成了影响。为防止电磁环境污染，保护电磁环境，电磁兼容设计成为产品设计的重要指标，同样是变频冰箱设计的重要指标之一。
关键词：变频；电磁兼容；冰箱
引言
近年来，变频技术在家电行业有了突飞猛进的发展，其中冰箱行业尤为突出，主要体现在节能、保鲜和静音等方面，变频冰箱也越来越受用户欢迎。当然，同所有电气产品一样，变频冰箱也一样存在电磁干扰的问题：供电系统和其他用电设备均会对变频冰箱产生电磁干扰，故电磁干扰也越来越受研发人员的重视。解决变频冰箱与使用环境之间的电磁干扰问题已经成为变频冰箱发展中重要的性能判定之一。下文将对变频冰箱应用系统中的电磁干扰及其抑制方法进行分析。
1变频技术产生电磁干扰的原因及电磁干扰研究的意义
目前，家电产品中所广泛应用的变频驱动技术，其变频电路由整流电路、滤波电路、逆变电路组成。一般由220V/50Hz的工频交流电整流为310V左右的脉动直流电，再经过滤波电路，变为较为理想的直流电，再逆变为频率可变的交流电。由于采用大功率二极管整流电路、可控硅，IGBT等开关电路，以及压缩机的负载特性，使整个电路会产生很大的谐波电流。这种谐波电路对用电设备及供电系统都是有害的。
由于变频技术的应用所产生的各种电磁谐波干扰，给电力系统造成了巨大的污染，影响到整个电力系统的运行环境，以及家电产品运行的稳定性。电力电子技术的发展，必须解决电磁谐波干扰的问题，研究电磁干扰对保证家电产品运行的稳定行、可靠性，以及整个电力系统环境清洁具有重大意义。
2变频冰箱的主要电磁干扰因素
2.1电源系统产生的电磁干扰
首先，在电源系统中存在产生多种的谐波的电压调节设备、照明设备、整流设备等。这些设备导致电源系统中电压和电流的波形失真。这会导致产品变频器的整流电路产生干扰，甚至导致输入电路发生故障和烧毁。其次，在电源系统不稳定的区域，电压可能出现尖峰点，结果会导致整流器因承受反向电压过高而发生故障。所以，如果变频产品的电源受到干扰后不进行处理，则电磁噪声将通过电路干扰冰箱的变频器的正常工作。电源系统的电磁干扰主要体现为：电快速脉冲、电压中断、电压跌落、静电放电、浪涌等。
2.2辐射干扰
变频板处在一个不完全封闭的金属外壳内，电磁干扰可通过外壳的空隙或者裂缝向空间辐射，当缝隙或者裂缝大小与电磁波长接近时，就会形成干扰源向附近电器件干扰。受干扰的电器件及导体又会成为干扰源，对周围形成二次辐射干扰。这是变频板及开关电源谐波干扰的主要传播方式。
2.3PCB布线产生的干扰
PCB是开关电源中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接，它的性能直接关系到开关电源的干扰及抗干扰能力。由于PCB布线没有严格的规定，也没有能覆盖所有PCB布线的专门的规则，因此在PCB步线设计中，有些产品设计师往往只注重提高密度，减小占用空间，制作简单，或追求美观，布局均匀，忽视了线路布局对电磁兼容性的影响，使大量的信号辐射到空间形成骚扰。一个拙劣的PCB布线能导致更多的电磁兼容问题，而不是消除这些问题。在很多例子中，就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问题。
3如何抑制变频冰箱的电磁干扰
3.1PCB设计
PCB板的合理布局对产品电磁兼容性的质量起着重要作用。在对PCB板进行布线时，首先要确定PCB板上元器件的位置，其次布置地线和电源线，然后布置快速信号线，最后看低速信号线，布线要求确保电流能正常流动。元器件的布局应每个功能单元的核心元器件为中心，均匀、整体的排列，以避免相互干扰。PCB板接线端子的插针布置取决于元件的位置。所有接线端子应放置在PCB板的一侧。避免从两侧接线，以减少产生电磁辐射。
1）电源线
考虑到安全因素，电源线应尽量靠近接地线，以减小电磁辐射的环形覆盖面积，并减少电路的串扰。
2）信号和接地线位置
信号线和接地线之间的间距应尽量接近，以使形成的环形的面积较小。
3）逻辑电路布置
在布置快速，中速和慢速逻辑电路时，应将快速元件排布在边缘接线端子附近，并且应将慢速逻辑元件和存储器排布在远离接线端子的位置，以便减少辐射与串扰。
3.2选用适当滤波器
滤波器根据种类可以分为低通、高通、带通，带阻滤波器，根据谐波频率选择合适的滤波器。变频冰箱滤波器必须具有双向功能，既具有抑制电网对冰箱的干扰，也能抑制变频冰箱产生的谐波对电网的干扰。
根据实际工作中，滤波器安装中需要注意几个事项：
1）滤波器输入输出线尽量采用双绞线，有效抑制高频干扰。
2）滤波器到变频驱动部分和压缩机的接线要尽量短，可以有效的降低线束所受到的干扰。
3.3屏蔽设计
屏蔽设计是利用金属材料将电磁场限制在一定空间范围内的一种有效的抑制干扰的方法，可分为电屏蔽，磁屏蔽和电磁屏蔽三种类型。
此外，磁屏蔽需要适当选择屏蔽外壳材料，磁导率μr、电导率μr以及屏蔽外壳材料的厚度都会影响其屏蔽效果。而电屏蔽不仅需要适当选择屏蔽外壳的材料，还要求外壳具有良好的接地：除了适当选择屏蔽外壳材料和接地外，屏蔽外壳上开孔、接缝等均影响屏蔽效果，所以有孔或缝隙时，必须做适当的电磁密封。
因此，变频冰箱变频器本身必须用金属外壳屏蔽以避免电磁干扰，而且，冰箱变频器的屏蔽外壳必须可靠接地，以提高屏蔽效果。此外，冰箱变频器的信号来自外部，因此频率信号线用双绞线屏蔽，信号线应尽可能短，并且信号线和电源线、压缩机线不得捆扎在一起或走在的同个卡槽内。
3.4功率晶体管的电磁兼容设计
如前所述，由于电流变化率di/dt增大，导致很大的浪涌电压和关断噪声。最常用的抑制方法就是增加RC浪涌电压保护电路，增加磁珠，增大栅极的驱动电阻。这些方法都是被动型的。主动型的抑制方法是采取较先进的电源拓扑，例如零转换-PWM软开关变换，能够从根源上解决问题。
功率晶体管通过散热器向周围辐射噪声的抑制方法是减少寄生电容，由于寄生电容的容量和介质的介电常数成正比，因此在选择绝缘时要尽量采用导热性能好、介电常数小的绝缘，陶瓷垫片是一个比较好的选择。
结语
通过分析变频冰箱的电磁干扰因素，同时寻找到了抑制电磁干扰的一些实际措施和方法。随着人们生活水平不断提高，家用电器使用越来越多，而电磁的互相干扰不仅影响电器本身的使用，更是对使用者身体健康产生影响，所以变频产品的电磁兼容性考虑成为产品设计重要因素之一。同时，变频冰箱电磁兼容性的成熟度日益提高，能有效推进冰箱行业中的变频化普及。
参考文献
[1]广州贝西电气有限公司.贝西变频器BC2000系列产品说明书[Z].2008.
[2]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社,2000.
[3]毛军.变频系统电磁兼容的对策[J].纺织机械,2007,(2):18-19+14.
[4]王宏伟,董维杰.基于Matlab/Simulink的电磁干扰抑制的仿真研究[J].电气电子教学学报,2009,31(5):71-73.
[5]韩斌斌,罗莉文.Cool-Tech~(TM)变频技术在无霜冰箱上的应用(四)[J].家电科技,2018,(4):48-50.