agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2025-6-101-108agroengineering-1165Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONСпособы снижения уровня электромагнитных помех статических преобразователей электроэнергииWays to reduce electromagnetic interference in static electric power convertershttps://orcid.org/0000-0002-3894-3616ГригорашО. В.GrigorashO. V.

Григораш Олег Владимирович, д-р техн. наук, профессор

350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Oleg V. Grigorash, DSc, Professor

Kalinina Str. 13, Krasnodar, 350044

grigorasch61@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3255-4334НормовД. А.NormovD. A.

Нормов Дмитрий Александрович, д-р техн. наук, профессор

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Dmitry A. Normov, DSc, Professor

Timiryazevskaya Str., 49, Moscow, 127434

d.normov@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0009-0004-6380-453XСавенкоА. В.SavenkoA. V.

Савенко Алексей Валентинович, канд. техн. наук, доцент

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Alexey V. Savenko, CSc, Associate Professor

Timiryazevskaya Str., 49, Moscow, 127434

a.savenko@rgau-msha.ruДенисенкоЕ. А.DenisenkoE. A.

Денисенко Евгений Александрович, канд. техн. наук

350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Evgeny A. Denisenko, CSc

Kalinina Str. 13, Krasnodar, 350044

denisenko_88@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0006-0499-8949БолотинВ. Л.BolotinV. L.

Болотин Владимир Леонидович, соискатель

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Vladimir L. Bolotin, CSc degree seeker

Kalinina Str. 13, Krasnodar, 350044

bvlener@mail.ruКубанский государственный аграрный университет имени И.Т. ТрубилинаРоссияKuban State Agrarian University named after I.T. TrubilinRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation202528122025276101108Copyright © Григораш О.В., Нормов Д.А., Савенко А.В., Денисенко Е.А., Болотин В.Л., 20252025Григораш О.В., Нормов Д.А., Савенко А.В., Денисенко Е.А., Болотин В.Л.Grigorash O.V., Normov D.A., Savenko A.V., Denisenko E.A., Bolotin V.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/1165

Статические преобразователи электроэнергии (СПЭ) применяются в системах электроснабжения объектов АПК. Нелинейные силовые полупроводниковые приборы СПЭ во время коммутации создают электромагнитные помехи, которые распространяются по силовым цепям и цепям управления. Помехи приводят к нарушению работы систем управления и защиты энергосистем, выполненных на базе микропроцессорной техники, ухудшению характеристики электротехнических устройств, подключенных к СПЭ, и самих статических преобразователей. Ввиду недостаточной систематизации причин возникновения электромагнитных помех и усложненной методики их расчета затруднена разработка энергоэффективных способов снижения уровня помех СПЭ. Цель исследований – предложить способы и структурно-схемные решения статических преобразователей электроэнергии с пониженным уровнем электромагнитных помех с учетом причин их возникновения. В результате анализа выделили три группы причин возникновения электромагнитных помех по воздействию возмущений, создаваемых источниками электроэнергии, силовыми цепями и системами управления преобразователей. Предложили методику упрощенного расчета напряжения уровня электромагнитных помех, основанной на расчете эквивалентных электрических схем источников помех. Из рассмотренных способов снижения уровня помех предложили наиболее эффективные и реализующие их структурно-схемные решения СПЭ. Установили, что применение трансформаторов со средней точкой и вращающимся магнитным полем позволяет уменьшить количество силовых полупроводниковых приборов (основных источников помех). Результаты данных исследований повысят эффективность предпроектных работ по разработке статических преобразователей электроэнергии с пониженным уровнем электромагнитных помех.

Static electric power converters (SPEs) are widely used in the power supply systems of agricultural facilities. However, their nonlinear semiconductor power devices generate significant electromagnetic interference (EMI) during switching. This EMI propagates through power and control circuits, potentially disrupting microprocessor-based control and protection systems, degrading connected electrical devices, and even affecting the SPEs themselves. Current understanding of EMI causes is insufficiently systematized, and existing complex calculation methods hinder the design of energy-efficient EMI reduction solutions. The study aimed to analyze the causes of EMI and propose innovative methods and structural-circuit solutions for SPEs with reduced interference levels. The study systematized EMI causes into three groups based on disturbances originating from electric power sources, power circuits, and converter control systems. The authors introduced a simplified method for calculating EMI voltage levels, based on equivalent circuit analysis of interference sources. Furthermore, the research explored various effective EMI reduction techniques and proposed structural-circuit solutions for SPEs that implement them. These solutions include utilizing transformers with a midpoint and a rotating magnetic field, which effectively reduces the number of power semiconductor devices – the primary sources of interference. The findings will enhance the efficiency of preliminary design work for developing SPEs with significantly reduced electromagnetic interference.

системы электроснабжениястатические преобразователи электроэнергииэлектромагнитные помехиэлектромагнитная совместимостьэквивалентные электрические схемыpower supply systemsrenewable energy sourcesstatic electric power converters (SPE)electromagnetic interference (EMI)electromagnetic compatibilityequivalent electrical circuitsReferencesГригораш О.В., Оськин С.В., Денисенко Е.А. и др. Мобильные ветро-солнечные электростанции: состояние, перспективы и особенности проектирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2023. Т. 23, № 1. С. 48-55. https://doi.org/10.14529/power230105Grigorash O.V., Oskin S.V., Denisenko E.A. et al. Mobile wind and solar power plants: state, prospects, and design features. Bulletin of the South Ural State University. Series: Power Engineering. 2023;23;1:48-55. (In Russ.) https://doi.org/10.14529/power230105Yuan L., Zhang J., Liang Z. et al. EMI challenges in modern power electronic-based converters: recent advances and mitigation techniques. Frontiers in Electronics. 2023;4:1274258. https://doi.org/10.3389/felec.2023.1274258Yuan L., Zhang J., Liang Z. et al. EMI challenges in modern power electronic-based converters: recent advances and mitigation techniques. Frontiers in Electronics. 2023;4:1274258. https://doi.org/10.3389/felec.2023.1274258Гизатуллин З.М., Мубараков Р.Р. Анализ излучаемых электромагнитных помех от преобразователей электроэнергии в условиях эксплуатации // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2022. Т. 14, № 2 (54). С. 29-39. EDN: QOAGMAGizatullin Z.M., Mubarakov R.R. Analysis of radiated electromagnetic interference from electric power converters in the workplace. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta. 2022;14(2):29-39. (In Russ.)Кечиев Л.Н., Любомудров А.А., Сахаров М.В. и др. Проблемы конструирования электронной аппаратуры с учeтом электромагнитной совместимости // Технологии электромагнитной совместимости. 2020. № 1. C. 18-30. EDN: PPCCZJKechiev L.N., Lyubomudrov A.A., Sakharov M.V. et al. Problems of designing electronic equipment taking into account electromagnetic compatibility. Tekhnologii elektromagnitnoy sovmestimosti. 2020;1:18-30. (In Russ.)Робертс С., Рентюк В. Взгляд на обеспечение требований по ЭМС со стороны блоков питания // Силовая электроника. 2019. № 4 (79). С. 50-53. EDN: BKWHNFRoberts S., Rentuk V. Meeting EMC requirements: power supplies’ perspective. Silovaya elektronika. 2019;4:50-53. (In Russ.)Нормов Д.А., Белов С.И., Цедяков А.А. Интеграция Rural smart grids в централизованную электрическую сеть в России // Интеллектуальные системы в аграрном и строительном комплексе: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, Орел, 3-4 декабря 2024 г. Орел: Орловский государственный аграрный университет им. Н.В. Парахина, 2024. С. 376-384. EDN: SSDVBONormov D.A., Belov S.I., Tsedyakov А.А. Integration of Rural smart grids into a centralized electric grid in Russia. Intellektualnye sistemy v agrarnom i stroitelnom komplekse: Proceedings the International scientific and practical conference, Orel, December 3-4, 2024. Orel: Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin, 2024:376-384.Ali Abou-Elnour. Modeling and characterization of a smart two-direction MOSFET magnetic sensor. Proceedings. SPIE6166, Smart Structures and Materials 2006: Modeling, Signal Processing, and Control. 2006:61660I (27 March 2006). https://doi.org/10.1117/12.639154Ali Abu-Elnur Modeling and characterization of an intelligent bidirectional magnetic sensor based on a MOS transistor. Proceedings. Intelligent Structures and Materials 2006. Modeling, Signal Processing, and Control. 2006:6166. https://doi.org/10.1117/12.639154Григораш О.В., Коломейцев А.Э., Джибо С. Электромагнитная совместимость функциональных элементов автономных систем электроснабжения // Сельский механизатор. 2021. № 1. С. 32-33. EDN: YLWESPGrigorash O.V., Kolomejcev A.E., Djibo S. Electromagnetic capacity of functional elements of autonomous power supply systems. Selskiy mekanizator. 2021;1:32-33. (In Russ.)Жданкин В. Подавление электромагнитных помех во входных цепях преобразователей постоянного напряжения // Компоненты и технологии. 2016. № 11. С. 86-98. EDN: ZRTEZTZhdankin V. Suppression of electromagnetic interference in the input circuits of DC voltage converters. Komponenty i tekhnologii. 2016;11:86-98. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.