工业工控环境干扰源与三要素

1. 工业工控EMC环境复杂

1.1 系统层级复杂性

工控层级主要构成为云脑层+互联层+控制层+驱动层+执行层+反馈层等，层级深度多级性、层级本体的多样性，及层级间互联多变性的构成了工业工控系统的复杂性。

1.2 系统电气复杂性

   配电系统多种：IT、TT、TN（TN-C、TN-C-S）等；

   电源种类多样：AC/DC、DC/DC、DC/AC等；

   电气配线多样：电力电缆线、电源线、通讯线、信号线等；

   系统接地多样：强电接地、弱点接地等；

   干扰源多样性（dv/dt和di/dt）：变压器、继电器、接触器、MOS、IGBT、GAN、DIODE等；

层级复杂性和电气复杂性，使得系统用电种类多样化，能量流向多径化，使得工业EMC环境复杂；

2. 产品如何生存

如何让产品从复杂的EMC环境正解脱出来，真正的存活下来，需要系统化的EMC知识体系、工程化EMC设计理念与工程化方案落地的能力，深度理论+丰富的经验缺一不可，才能构造一款坚如磐石的产品；

3. EMC三要素

3.1.1 EMC三要素

干扰源、传导路径与敏感设备构成了EMC的三要素：

3.1.2 干扰源

常见干扰源的种类：

· 自然中的干扰源：雷电、人体静电等

· 无线通讯干扰源：手机、对讲机、WIFI等；

· 开关和瞬态干扰源：电容、电感、继电器及接触器

· 半导体开关器件干扰源：逆变器、开关电源等；

特别是半导体开关器件，一般是工控EMC复杂环境中最强的干扰源（变频器，伺服驱动器），需要深度理解与对应防护设计；

3.1.3 传导干扰

传导干扰：干扰噪声通过互联线缆，传导到敏感设备；

逆变器类的EMI电路分析模型：

共模干扰电压波形：

3.1.4 近场干扰

近场耦合：电磁场通过近场（电场或磁场）干扰临近的敏感设备；

（1）容性耦合

容性耦合电路分析：

（2）感性耦合

感性耦合电路分析：

3.1.5  辐射干扰

（1）双极天线与单机天线：

（2）等效天线模电路分析模型