电磁兼容技术在自动化专业实验室中的应用


 

摘要:电磁兼容作为一门边缘学科,其应用越来越广泛;分析了自动化专业实验室中主要电磁干扰,并结舍电磁干扰产生原因的具体情况,探讨了采取相应抑制措施。
   

1 引 言

    电磁兼容性是一门关于抗电磁干扰影响的科学,是指电子设备或网络系统能够在比较恶劣的电磁环境中正常工作,同时又不能辐射过量的电磁波干扰(IEEEC6312—1987)影响周围其他设备及网络的正常工作。在自动化专业实验室中有大量的控制系统实验装置,其一般由变频电源、电机、PLC、编码器、触摸屏及相关控制元气件组成,有的还有上位机。控制方式多采用通信网络控制。变频电源的发展从VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频。它们都是交一直一交变频中的一种,其共同特点是输入功率因数低,谐波电流大,直流回路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。
   
在实验装置中电磁干扰是较严重的,如果不采取一定措施,会影响整个系统的正常运行,如:通信延迟,高速时编码器的反馈信号被干扰掩盖,触摸屏通信中断等。所以在自动化专业实验室中电磁兼容技术变得越来越重要了。

2 电磁干扰及抗干扰措施

    电磁干扰,就是指有用信号以外的噪声或造成恶劣影响的变化部分的总称。从造成调速实验装置干扰的机理来看可分成内部自身干扰和外部干扰两大类。内部干扰源主要来自三个方面:逆变器、继电器及受控电机引起的电源干扰及空间电磁干扰;各相驱动电路造成的干扰;驱动控制电路和微机用开关电源引起的干扰。
   
外部干扰主要来自实验装置周围的用电设备,特别是电动机、继电器触点的开断,电钻中整流子式电机转动时产生火花放电形成的一种有很高频率成分的强噪声等。
   
实验装置遇到电磁干扰时常会有下述现象发生: 电机速度不稳,时快时慢;电机有时自动停机;操作任何按钮电机都停不下来。
   
在控制系统实验装置中抑制电磁干扰有以下几种方法: 在干扰源处抑制干扰;采取良好的接地方式;加强屏蔽和隔离以阻断干扰串入通道;用滤波器阻挡及电容旁路,以消除干扰的传播;提高控制线路的抗干扰能力,降低系统对干扰的灵敏度;采取合理的元器件布局和布线。
   
总之,要从全局出发针对各种干扰源的性质和部位以及实验装置使用环境采取抑制干扰信号的产生和防止干扰信号危害的抗干扰措旖。
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案例分析
   
电磁兼容技术是一门实践性很强的技术,从某种意义上来说是一门实验技术,包含了相当丰富的实践知识。以下是实验装置遇到的一些干扰问题以及抗干扰方案。
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1 干扰源的抑制
    
调速实验装置的干扰源是电力电子器件较大的dudt(电压变化率)didt(电流变化率),通常采用缓冲吸收电路来抑制干扰源。缓冲吸收电路的主要作用是抑制电压和电流的变化率,同时还能防止过电压和过电流,减少器件的开关损耗,保证器件安全的工作。下面以不可逆的PWM直流调速实验装置为例,主电路如图1所示,为分析方便忽略了电机的反电动势。
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11du/dt的抑制
    du/dt
主要是在器件关断时产生的,可在IGBT两端并上吸收电路加以解决。

 

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