摘要:電磁兼容作為一門邊緣學科,其應用越來越廣泛;分析了自動化專業(yè)實驗室中主要電磁干擾,并結舍電磁干擾產(chǎn)生原因的具體情況,探討了采取相應抑制措施。
1 引 言
電磁兼容性是一門關于抗電磁干擾影響的科學,是指電子設備或網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠在比較惡劣的電磁環(huán)境中正常工作,同時又不能輻射過量的電磁波干擾(IEEEC63.12—1987)影響周圍其他設備及網(wǎng)絡的正常工作。在自動化專業(yè)實驗室中有大量的控制系統(tǒng)實驗裝置,其一般由變頻電源、電機、PLC、編碼器、觸摸屏及相關控制元氣件組成,有的還有上位機。控制方式多采用通信網(wǎng)絡控制。變頻電源的發(fā)展從VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻。它們都是交一直一交變頻中的一種,其共同特點是輸入功率因數(shù)低,諧波電流大,直流回路需要大的儲能電容,再生能量又不能反饋回電網(wǎng),即不能進行四象限運行。
在實驗裝置中電磁干擾是較嚴重的,如果不采取一定措施,會影響整個系統(tǒng)的正常運行,如:通信延遲,高速時編碼器的反饋信號**擾掩蓋,觸摸屏通信中斷等。所以在自動化專業(yè)實驗室中電磁兼容技術變得越來越重要了。
2 電磁干擾及抗干擾措施
電磁干擾,就是指有用信號以外的噪聲或造成惡劣影響的變化部分的總稱。從造成調(diào)速實驗裝置干擾的機理來看可分成內(nèi)部自身干擾和外部干擾兩大類。內(nèi)部干擾源主要來自三個方面:①逆變器、繼電器及受控電機引起的電源干擾及空間電磁干擾;②各相驅(qū)動電路造成的干擾;③驅(qū)動控制電路和微機用開關電源引起的干擾。
外部干擾主要來自實驗裝置周圍的用電設備,特別是電動機、繼電器觸點的開斷,電鉆中整流子式電機轉動時產(chǎn)生火花放電形成的一種有很高頻率成分的強噪聲等。
實驗裝置遇到電磁干擾時常會有下述現(xiàn)象發(fā)生:① 電機速度不穩(wěn),時快時慢;②電機有時自動停機;③操作任何按鈕電機都停不下來。
在控制系統(tǒng)實驗裝置中抑制電磁干擾有以下幾種方法:① 在干擾源處抑制干擾;②采取良好的接地方式;③加強屏蔽和隔離以阻斷干擾串入通道;④用濾波器阻擋及電容旁路,以消除干擾的傳播;⑤提高控制線路的抗干擾能力,降低系統(tǒng)對干擾的靈敏度;⑥采取合理的元器件布局和布線。
總之,要從全局出發(fā)針對各種干擾源的性質(zhì)和部位以及實驗裝置使用環(huán)境采取抑制干擾信號的產(chǎn)生和防止干擾信號危害的抗干擾措旖。
3 EMC案例分析
電磁兼容技術是一門實踐性很強的技術,從某種意義上來說是一門實驗技術,包含了相當豐富的實踐知識。以下是實驗裝置遇到的一些干擾問題以及抗干擾方案。
3.1 干擾源的抑制
調(diào)速實驗裝置的干擾源是電力電子器件較大的du/dt(電壓變化率),di/dt(電流變化率),通常采用緩沖吸收電路來抑制干擾源。緩沖吸收電路的主要作用是抑制電壓和電流的變化率,同時還能防止過電壓和過電流,減少器件的開關損耗,保證器件**的工作。下面以不可逆的PWM直流調(diào)速實驗裝置為例,主電路如圖1所示,為分析方便忽略了電機的反電動勢。
3.1.1du/dt的抑制
du/dt主要是在器件關斷時產(chǎn)生的,可在IGBT兩端并上吸收電路加以解決。