Elektrikli ve Elektronik Ekipmanların EMC Bağışıklık Testinde Halka Dalga Simülatörünün Uygulanmasına İlişkin Araştırma

Özet
Endüstriyel güç şebekelerinde ve sivil güç kaynağı sistemlerinde, yüksek voltajlı anahtarlama, transformatör geçici salınımı, güç arızaları ve endüktif yük anahtarlaması nedeniyle sönümlü salınımlı halka dalga girişimleri oluşur. Bu tür geçici bozulmalar, güç hatları ve sinyal hatları aracılığıyla elektrikli ve elektronik ekipmanlara iletilir ve bu da ekipman arızasına, yanlış çalışmaya ve hatta donanım hasarına kolayca yol açabilir. Önemli bir EMC test cihazı olarak, halka dalga simülatörü (Halka dalga jeneratörü), laboratuvar koşullarında gerçek dünyadaki halka dalga girişimini yeniden üretebilir. GB/T 17626.12-2023, IEC 61000-4-12 ve diğer standartlara uygun olarak bağışıklık testleri yaparak, test edilen ekipmanın (EUT) bu tür girişimlere karşı bağışıklık yeteneğini değerlendirir, yalıtım zayıf noktalarını ve devre anti-girişim kusurlarını zamanında tespit eder ve karmaşık güç ortamlarında ekipmanın istikrarlı çalışmasını sağlar. LISUN Bu çalışmada, RWG61000-12 serisi halka dalga simülatörü araştırma nesnesi olarak ele alınarak, halka dalga girişiminin oluşum mekanizması, simülatörün temel fonksiyonları, önemli teknik parametreleri ve çeşitli sektörlerdeki mühendislik uygulama senaryoları açıklanmakta ve böylece pratik halka dalga bağışıklığı EMC testleri için referanslar sağlanmaktadır.

Giriş

Modern elektrikli ve elektronik ekipmanlar, endüstriyel kontrol, yeni enerji şarj istasyonları, tıbbi cihazlar, ev aletleri, güç sayaçları ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ekipmanların güç kaynağı ortamları, çeşitli geçici elektromanyetik bozulmalarla doludur. Halka dalga, düşük voltajlı AC güç kaynağı şebekelerinde yaygın olarak bulunan, tekrarlanmayan, sönümlü salınımlı geçici bir darbedir. Yüksek voltajlı anahtarlar çalıştığında, transformatör sargılarında geçici salınım meydana gelir, büyük ölçekli motorların durup kalkması veya güç sistemlerinde kısa devre arızaları oluşur, hat empedansı uyumsuzluğu nedeniyle seyahat dalgası yansıması tetiklenir ve dik yükselen, yüksek genlikli ve kademeli olarak zayıflayan 100 kHz'lik salınımlı darbeler, yani halka dalga girişimi oluşur.

Bu tür girişimler, güç ve sinyal kabloları aracılığıyla ekipmana iletilir ve güç devrelerini ve sinyal arayüzlerini etkiler. Birçok cihaz ideal laboratuvar güç kaynağı koşullarında normal şekilde çalışır, ancak saha güç şebekelerine bağlandıktan sonra sıklıkla kontrol anormallikleri, iletişim kesintileri ve işlevsel bozukluklar yaşar. Bu tür arızaların büyük bir kısmı halka dalga bozulmasından kaynaklanmaktadır. Saha elektromanyetik ortamlarının neden olduğu ekipman arızası risklerini önlemek için, ürünlerin Ar-Ge ve tip onay aşamalarında standartlaştırılmış halka dalga bağışıklık testlerini tamamlaması gerekmektedir. Halka dalga simülatörü, bu testler için temel donanım görevi görür. Karmaşık saha koşullarından bağımsız olarak laboratuvarlarda standartlaştırılmış halka dalga dalga biçimlerini yeniden üretebilir ve ürünlerin gizli tasarım risklerini önceden ortaya çıkarmak için tekrarlanabilir ve karşılaştırılabilir bağışıklık değerlendirmesi gerçekleştirebilir; bu da elektromanyetik uyumluluk doğrulaması için vazgeçilmez bir test cihazıdır.

1. Halka Dalga Simülatörünün Çalışma Prensibi ve Temel Fonksiyonları

Halka dalga simülatörü, diğer adıyla halka dalga jeneratörü, esas olarak yüksek voltajlı enerji depolama ünitesi, darbe oluşturma ağı, güç yükseltici modülü, Bağlantı-Ayırma Ağı (CDN) ve insan-makine etkileşimli kontrol sisteminden oluşmaktadır. Standart sönümlü salınımlı dalga biçimleri, LC salınım devreleri tarafından üretilir. Güç yükseltmesinden sonra, belirtilen voltaj ve akıma sahip darbe sinyalleri çıkış olarak verilir. Bağlantı-ayırma ağı, test edilen ekipmanın portlarına bozucu etki enjekte ederken, aynı zamanda test darbelerinin ters yönde güç şebekesini kirletmesini önlemek ve test güvenliğini ve dalga biçimi doğruluğunu garanti etmek için harici şebeke beslemesini izole eder.

Halka dalga simülatörünün temel işlevi, gerçek dünya senaryolarında elektrikli ve elektronik ekipmanların karşılaştığı halka dalga girişimini simüle etmektir. Yüksek gerilim anahtarlama işlemi, transformatör sargısı geçici salınımı, güç sistemi arızaları ve endüktif yük anahtarlaması tarafından üretilen sönümlü salınımlı darbeleri yeniden üretir. Test edilen ekipmana (EUT) ulusal ve uluslararası standart dalga formu özelliklerine göre standartlaştırılmış bağışıklık testleri için bozucu sinyaller uygulanır ve böylece EUT'nin halka dalga girişimine karşı direnç seviyesi değerlendirilir. Test sırasında, ekipmanın yalıtım zayıf noktaları, güç devrelerindeki kusurlar ve arayüz koruma devrelerinin zayıf noktaları zamanında tespit edilerek donanım optimizasyonuna rehberlik edilir ve karmaşık güç ortamlarında konuşlandırıldıktan sonra ekipmanın sürekli ve istikrarlı çalışması sağlanır.

Operatörler, farklı şiddet seviyelerindeki parazitleri simüle etmek için çıkış voltajı genliğini, çıkış empedansını, darbe polaritesini ve şebeke senkronizasyon fazını ayarlayabilirler. Bozucu etki altında EUT'nin çalışma durumu gözlemlenir. Performans düşüşü, fonksiyonel anormallik ve donanım hasarı, bağışıklık seviyesi değerlendirmesi için ürün spesifikasyon kriterlerine göre değerlendirilir. LISUN RWG61000-12 serisi halka dalga simülatörü, görsel parametre yapılandırması ve otomatik test süreci kaydı için Çince-İngilizce Android dokunmatik ekranla donatılmıştır ve çeşitli sektörlerdeki EMC uyumluluk testleri için uygundur. 

2 Temel Parametreler LISUN RWG61000-12 Serisi Halka Dalga Simülatörü

MKS LISUN RWG61000-12 serisi halka dalga simülatörü, sırasıyla tek fazlı ve üç fazlı beş telli kuplaj-dekuplaj ağlarıyla donatılmış, 4 kV ve 6 kV çıkış seviyelerini kapsayan dört model içermektedir ve tek fazlı ev aletleri, sayaçlar ve üç fazlı endüstriyel ekipmanlar için uygundur. Bu seri, GB/T 17626.12-2023, IEC 61000-4-12:2017, EN 61000-4-12:2017, GJB151B-2013 ve diğer standartlara uygundur. Başlıca teknik özellikler Tablo 1'de listelenmiştir.

Tablo 1 RWG61000-12 Serisi Halka Dalga Simülatörünün Başlıca Özellikleri

Yukarıdaki parametrelerde gösterildiği gibi, bu halka dalga simülatörü, standartlarda belirtilen farklı kaynak empedanslarına sahip test koşullarına karşılık gelen iki standart çıkış empedansı ayarı sunar: 12 Ω ve 30 Ω. 0° ile 360° arasında AC güç frekansı senkron tetiklemeyi destekler; bu sayede güç frekansı voltajının keyfi faz açılarında halka dalga girişiminin meydana geldiği senaryolar simüle edilebilir ve test tekrarlanabilirliği artırılabilir. 4 kV versiyonu ev aletleri ve genel endüstriyel kontrol ekipmanları için uygundur, 6 kV modelleri RWG61000-12A ve RWG61000-12AT ise daha yüksek şiddet seviyelerine sahip güç ekipmanları ve yeni enerji ürünlerini hedeflemektedir. Tek fazlı CDN, küçük ev aletleri ve elektrik sayaçları için uygundur; üç fazlı beş telli CDN ise frekans dönüştürücüler, üç fazlı motorlar ve diğer endüstriyel ekipmanlar için kullanılır ve geniş bir ürün yelpazesini kapsar.

RWG61000-12_AL

Halka Dalga Simülatörünün 3 Endüstriyel Uygulaması

Halka dalga simülatörleri, endüstriyel kontrol ve güç, yeni enerji, tüketici elektroniği, tıbbi elektronik ve diğer sektörlerde ürün Ar-Ge'si, güvenilirlik doğrulaması ve tip testinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Endüstriyel kontrol ve güç ekipmanları sektöründe, PLC'ler, servo sürücüler, endüstriyel yönlendiriciler, enerji sayaçları ve röle koruma cihazları, fabrikalarda motor çalıştırma-durdurma ve transformatör anahtarlamasından kaynaklanan sönümlü salınım girişimini simüle eden halka dalga simülatörleri ile güç hattı bağışıklık testlerini tamamlamak zorundadır. Bu testler, komut gecikmesini, iletişim hatasını ve röle arızasını tespit edebilir ve izolasyon performansını değerlendirerek, yerinde ekipman yanmasını önleyebilir ve üretim hatlarının ve güç dağıtım sistemlerinin güvenli çalışmasını sağlayabilir.

Yeni enerji ve otomotiv elektroniği sektörlerinde, AC/DC şarj istasyonlarının güç giriş portları ve CAN iletişim portları, şarj istasyonlarının güç şebekesi bozulmalarını ve dahili anahtarlama kaynaklı halka dalga bozulmalarını simüle etmek için halka dalga simülatörleri ile halka dalga bağışıklık testlerine tabi tutulmalıdır; bu testler, şarj kesintisi ve iletişim arızasının olup olmadığını doğrulamayı sağlar. Otomotiv BMS ve araç içi şarj cihazları (OBC) da, araç güç kaynağı sistemlerinin geçici salınım girişimini yeniden üretmek ve araç içi elektronik bileşenlerin güvenilir çalışmasını garanti etmek için halka dalga simülatörlerini kullanabilir.

Ev aletleri ve tüketici elektroniği ürünleri, buzdolapları, klimalar, çamaşır makineleri, güç adaptörleri ve akıllı prizler için, konut elektrik şebekelerinde kompresörün başlatılıp durdurulması ve yüksek güçlü cihazların açılıp kapanmasıyla oluşan halka dalga bozulmalarını yeniden üretmek amacıyla halka dalga simülatörleri kullanılır. Bu sayede ekipmanın arızalanıp arızalanmayacağı doğrulanır ve tüketici ürünlerinin güvenilirliğini artırmak için güç noktalarının koruma devreleri önceden optimize edilir.

Tıbbi elektronik ekipmanlar yüksek operasyonel güvenilirlik gerektirir. Hasta monitörleri, ultrason cihazları, infüzyon pompaları ve diğer tıbbi aletler, BT ve MR gibi büyük ölçekli hastane ekipmanlarının çalıştırılmasından kaynaklanan güç şebekesi halka dalga bozulmalarını simüle etmek için halka dalga simülatörleri kullanmalı ve veri kayması veya yanlış tetikleme oluşmadığını doğrulayarak tanı güvenliğini garanti etmelidir.

4. Pratik Önemi ve Sonuç

Halka dalga bozulması, gerçek dünyadaki güç kaynağı ağlarında nesnel olarak mevcuttur ve çok sayıda saha ürün arızası halka dalga etkisinden kaynaklanmaktadır. Halka dalga simülatörü, standartlaştırılmış ve tekrarlanabilir laboratuvar test çözümleri sunar. Karmaşık saha koşulları oluşturmaya gerek kalmadan, gerçek dünyadaki sönümlü salınım darbeleri simüle edilerek EUT için bağışıklık değerlendirmesi tamamlanabilir, yalıtım zayıf noktaları ve koruma devresi kusurları tespit edilebilir ve PCB düzeni, topraklama tasarımı ve aşırı gerilim koruma bileşeni seçimi konusunda optimizasyona rehberlik edilebilir. Saha ekipman arızası olasılığı, Ar-Ge aşamasından itibaren azaltılabilir.

MKS LISUN RWG61000-12 serisi halka dalga simülatörü Ulusal, askeri ve uluslararası standartların dalga biçimi gereksinimlerini tam olarak karşılar. Çoklu tek fazlı ve üç fazlı konfigürasyonlar, Ar-Ge laboratuvarlarının ve üçüncü taraf test kuruluşlarının gereksinimlerini karşılar. Halka dalga bağışıklık testi, yalnızca uyumluluk sertifikasyonu için değil, aynı zamanda elektrikli ve elektronik ekipmanların çevresel uyarlanabilirliğini ve güvenilirliğini artırmak için de hayati bir yaklaşımdır. Endüstriyel ve yeni enerji ekipmanlarının sürekli yaygınlaşmasıyla birlikte, halka dalga simülatörleri EMC doğrulamasında giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.