船舶電磁干擾問題研究初探

郝 晨，李葒娜

（天津理工大學(xué)，天津300380）

1 船舶電磁干擾綜述

隨著船舶現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，越來越多的智能電子器件被配備在船舶上。這樣一來這些電子設(shè)備的電磁兼容性就必須被考慮。在船舶自動(dòng)化與現(xiàn)代化發(fā)展的歷程中，許多電子電氣設(shè)備如機(jī)艙監(jiān)視報(bào)警控制系統(tǒng)（DCC-20、k-chief500）、電子調(diào)速器DEGS8800E、電子車鐘、雷達(dá)、F站等設(shè)備在工作時(shí)要輻射電磁波。如果不進(jìn)行電磁屏蔽或者接地，這些電磁波將對(duì)接受設(shè)備造成一定影響，甚至對(duì)人員帶來一定危害。船舶現(xiàn)有的解決電磁干擾的手段大多是通過屏蔽、接地、濾波等常規(guī)方式減少電磁干擾，但過多的屏蔽與接地會(huì)造成一些材料的浪費(fèi)和對(duì)船舶的危險(xiǎn)性（如VLCC、VLLC、油輪等特種船舶）。

2 船舶自動(dòng)化無人機(jī)艙中的電磁干擾問題

對(duì)于現(xiàn)代化無人機(jī)艙所配備的DC-C20和k-chief500集中監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)，其的信號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換應(yīng)該被考慮。

在自動(dòng)化程度較高的船舶上，大部分的電磁干擾存在于數(shù)模轉(zhuǎn)換的電磁干擾和電纜上的輻射干擾，以至于傳感器誤報(bào)警或者執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)誤動(dòng)作。

2.1 光電隔離器的抗電磁干擾

對(duì)于數(shù)模轉(zhuǎn)換的電磁干擾，大多數(shù)采用數(shù)模轉(zhuǎn)換的專用接口和光電隔離技術(shù)。例如一個(gè)PLC控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)于PLC其接口來講，其采用的大部分是現(xiàn)場(chǎng)總線或者CAN總線連接，對(duì)于數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)化就存在著一定的電磁干擾。所以現(xiàn)在PLC的接口多采用RS232、RS422、RS485，通過光電隔離來實(shí)現(xiàn)模擬型號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。光電耦合器原理如圖1所示，在發(fā)光二極管部分，①②處施加電壓，二極管發(fā)光，在信號(hào)放大的部分，電子器件將光信號(hào)放大加在受光器上，受光器中的光敏器件在光照作用下使電阻值改變時(shí)光信號(hào)變?yōu)殡妷夯螂娏餍盘?hào)。

2.2 減小電磁干擾的電纜接地方式

對(duì)于現(xiàn)代化船舶而言，為抑制電磁干擾，電纜的屏蔽與接地該標(biāo)準(zhǔn)建議采用下列措施：①發(fā)送和接收天線之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)；②每對(duì)導(dǎo)線應(yīng)采用雙層屏蔽；③電力、射頻、控制電纜在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)避免聚集在一起；④對(duì)電磁干擾敏感的電路應(yīng)使用屏蔽電纜；⑤應(yīng)減少接地連線的長(zhǎng)度；⑥應(yīng)采取合適的保護(hù)措施防止電源在設(shè)備內(nèi)發(fā)生瞬變。

圖1光電耦合器原理圖

3 船舶電力電站方面的電磁干擾問題

船舶電力電站在船舶上是非常重要的，對(duì)于船舶電力電站的電磁干擾相對(duì)來說就比較多，比如一些濾波整流電路、穩(wěn)壓開關(guān)、發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的自勵(lì)與他勵(lì)。

船舶電站供電系統(tǒng)浪涌主要表現(xiàn)在開關(guān)電源方面，研究基本整流器通過沿配電路徑提供保護(hù)來限制關(guān)鍵系統(tǒng)供電電源的瞬態(tài)過電壓。在其中首先選擇了開關(guān)電源的浪涌保護(hù)，通過設(shè)計(jì)的電路元件使其達(dá)到浪涌保護(hù)的目的。

在軟件的記錄分析儀列表將輸入電壓改變?yōu)樗{(lán)色，輸出電壓保持紅色，可顯示輸入波形與整流后波形，可看出整流器成功地將交流電整流為平滑的直流電，與理論研究比較得以驗(yàn)證。

在設(shè)置仿真電路時(shí)，應(yīng)注意修改mosfet管的參數(shù)，使其脈沖寬度和脈沖電壓在合適的范圍內(nèi)，并使同一橋臂的兩個(gè)mosfet管相位相隔180°，在逆變電路模擬結(jié)果仿真圖中可以看出，在沒有濾波單純存在逆變的情況下，可看出結(jié)果為帶有鋸齒的方波與理論上的完全方波有所差距，在對(duì)moseft管進(jìn)行參數(shù)修改后，輸出波形為完美的方波。在輸出負(fù)載后加以電容或電感，便可成為一個(gè)濾波器進(jìn)行濾波。

逆變電路中加電容濾波電路模擬仿真如圖2所示。

圖2逆變電路中加電容濾波電路模擬仿真圖

可見在加入濾波電路之后，由于電容的儲(chǔ)能作用，波形由方波改善為sing正弦波，輸出波形如圖3所示。

圖3濾波器加入后輸出波形圖

根據(jù)以上整流、逆變、濾波電路仿真及其原理制作實(shí)物開關(guān)電源濾波器，如圖4所示。

圖4開關(guān)電源濾波器實(shí)物