船舶电磁干扰问题研究初探

2020-09-04李荭娜

科技与创新 2020年17期

郝晨，李荭娜

（天津理工大学，天津300380）

1 船舶电磁干扰综述

随着船舶现代化建设的发展，越来越多的智能电子器件被配备在船舶上。这样一来这些电子设备的电磁兼容性就必须被考虑。在船舶自动化与现代化发展的历程中，许多电子电气设备如机舱监视报警控制系统（DCC-20、k-chief500）、电子调速器DEGS8800E、电子车钟、雷达、F站等设备在工作时要辐射电磁波。如果不进行电磁屏蔽或者接地，这些电磁波将对接受设备造成一定影响，甚至对人员带来一定危害。船舶现有的解决电磁干扰的手段大多是通过屏蔽、接地、滤波等常规方式减少电磁干扰，但过多的屏蔽与接地会造成一些材料的浪费和对船舶的危险性（如VLCC、VLLC、油轮等特种船舶）。

2 船舶自动化无人机舱中的电磁干扰问题

对于现代化无人机舱所配备的DC-C20和k-chief500集中监视报警系统，其的信号传输与转换应该被考虑。

在自动化程度较高的船舶上，大部分的电磁干扰存在于数模转换的电磁干扰和电缆上的辐射干扰，以至于传感器误报警或者执行机构出现误动作。

2.1 光电隔离器的抗电磁干扰

对于数模转换的电磁干扰，大多数采用数模转换的专用接口和光电隔离技术。例如一个PLC控制的自动化系统，对于PLC其接口来讲，其采用的大部分是现场总线或者CAN总线连接，对于数字量和模拟量的转化就存在着一定的电磁干扰。所以现在PLC的接口多采用RS232、RS422、RS485，通过光电隔离来实现模拟型号与数字信号的转换。光电耦合器原理如图1所示，在发光二极管部分，①②处施加电压，二极管发光，在信号放大的部分，电子器件将光信号放大加在受光器上，受光器中的光敏器件在光照作用下使电阻值改变时光信号变为电压或电流信号。

2.2 减小电磁干扰的电缆接地方式

对于现代化船舶而言，为抑制电磁干扰，电缆的屏蔽与接地该标准建议采用下列措施：①发送和接收天线之间的距离应尽可能远；②每对导线应采用双层屏蔽；③电力、射频、控制电缆在铺设时应避免聚集在一起；④对电磁干扰敏感的电路应使用屏蔽电缆；⑤应减少接地连线的长度；⑥应采取合适的保护措施防止电源在设备内发生瞬变。

图1光电耦合器原理图

3 船舶电力电站方面的电磁干扰问题

船舶电力电站在船舶上是非常重要的，对于船舶电力电站的电磁干扰相对来说就比较多，比如一些滤波整流电路、稳压开关、发电机与电动机的自励与他励。

船舶电站供电系统浪涌主要表现在开关电源方面，研究基本整流器通过沿配电路径提供保护来限制关键系统供电电源的瞬态过电压。在其中首先选择了开关电源的浪涌保护，通过设计的电路元件使其达到浪涌保护的目的。

在软件的记录分析仪列表将输入电压改变为蓝色，输出电压保持红色，可显示输入波形与整流后波形，可看出整流器成功地将交流电整流为平滑的直流电，与理论研究比较得以验证。

在设置仿真电路时，应注意修改mosfet管的参数，使其脉冲宽度和脉冲电压在合适的范围内，并使同一桥臂的两个mosfet管相位相隔180°，在逆变电路模拟结果仿真图中可以看出，在没有滤波单纯存在逆变的情况下，可看出结果为带有锯齿的方波与理论上的完全方波有所差距，在对moseft管进行参数修改后，输出波形为完美的方波。在输出负载后加以电容或电感，便可成为一个滤波器进行滤波。

逆变电路中加电容滤波电路模拟仿真如图2所示。