變頻調速的電磁幹擾分析

1 、電磁幹擾的概念及途徑

概念：

電磁幹擾產生於幹擾源，他是一種來自外部和內部的並有損於有用信號的電磁現象。幹擾經過敏感元件、傳輸線
、電感器、電容器、空間場等形式的途徑並以某種形式作用。其幹擾效應、現象普遍存在

，形式各異
，稱之為傳導幹擾。

按帶不帶信息可以分為信息傳導幹擾源和電磁噪聲傳導幹擾源兩類：

信息傳導幹擾源是指帶有的無用信息對模擬通道的幹擾。
電磁噪聲傳導幹擾源是指不帶任何信息的電磁噪聲對變頻係統的幹擾。
 
途徑：

傳導電磁幹擾傳輸通道可以分為電容傳導耦合(或稱電場耦合)
、電阻傳導耦合(或公共阻抗耦合)及電感傳導耦合(或互感耦合)。

電容傳導耦合是指幹擾源和信號傳輸線(包括印製電路線)之間通過導線以及部件的電容互相交鏈而構成的電磁傳導耦合。
電阻傳導耦合是指幹擾源和信號傳輸線(包括印製電路線)之間通過公共阻抗上的電流或電壓交鏈而構成的傳導電磁耦合。
電感傳導耦合實質上是磁場耦合。
 
2 數字變頻調速係統電磁幹擾問題

數字變頻調速係統中，電阻傳導耦合和電感傳導耦合的表現尤為明顯，主要是參考地的設計、印製線路板的設計和高低壓的隔離，模擬接口電路中易受到功率電路的影響。

DSP的電磁兼容特性主要反映在管腳信號電氣特性上。DSP的輸入輸出信號多數是數字信號，其外部接口電路也多數是數字電路
，包括功率器件IPM也工作在開關狀態，整個係統具有明顯的數字電路特征，隻有電流反饋環路是模擬信號，通過DSP的片內A／D轉換器將模擬信號轉成數字信號進行處理，再控製PWM的輸出來實現閉環控製。電磁幹擾的表現具體分析為以下幾點：
 
(1)瞬態脈衝幹擾對數字電路的影響
 
數字信號處理器以二進製碼為基礎。用高、低(di)電(dian)平(ping)來(lai)表(biao)示(shi)二(er)進(jin)製(zhi)數(shu)據(ju)，並(bing)通(tong)過(guo)各(ge)種(zhong)電(dian)路(lu)來(lai)描(miao)述(shu)信(xin)號(hao)特(te)征(zheng)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)控(kong)製(zhi)對(dui)象(xiang)的(de)目(mu)的(de)。瞬(shun)態(tai)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao)將(jiang)嚴(yan)重(zhong)地(di)影(ying)響(xiang)了(le)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)和(he)控(kong)製(zhi)狀(zhuang)態(tai)
，對(dui)於(yu)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)本(ben)身(shen)雖(sui)然(ran)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)，但(dan)在(zai)高(gao)頻(pin)率(lv)電(dian)路(lu)中(zhong)易(yi)受(shou)到(dao)攜(xie)帶(dai)高(gao)能(neng)量(liang)的(de)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao)
，其(qi)幹(gan)擾(rao)部(bu)位(wei)表(biao)現(xian)在(zai)時(shi)鍾(zhong)發(fa)生(sheng)器(qi)、總線數據傳輸、PWM控製信號。IPM內部的IGBT高速工作在開關狀態將產生很強的開關噪聲
，通過地線、電源線、分布電容、分布電感的耦合帶入低壓數字電路中，有時嚴重地幹擾了TMS320F240數字信號處理器的運算
，表現為失控
、程序跑飛和死機。
 
(2)分布電感、電容對信號的影響
 
    基於DSP控製的係統設計，控製部分通常選用TMS320F240EVM評估板，控製電路印製板的設計簡化了很多，隻有IPM驅動板的電路設計和印製板要仔細地分析信號間的分布電容、分布電感的影響。但要注意考慮的是評估板與驅動板間的信號總線分布電感的影響，他可能會造成信號的延時和加長PWM控製信號的上、下降時間，從而導致IPM模塊中的上、下橋臂IGBT共通，這樣將造成IPM模塊不可恢複的永久損壞。
 
(3)電源對係統的影響
 
電源是多種幹擾信號影響係統正常工作的途徑，主要有以下幾點影響：
 
內阻不可能為零，凡是共電源的部分其幹擾信號都可以通過電源內阻互竄；電網線上是外部幹擾(如：雷電、電磁發射)進入的渠道；電源負載的斷開與接通將在電網上形成很大衝擊，感性負載的衝擊更為嚴重；電源本身將產生許多幹擾信號
，特別是IGBT高速開關產生的開關噪聲。
 
幹擾信號在係統中存在2種zhong形xing態tai，即ji共gong模mo與yu串chuan模mo幹gan擾rao信xin號hao。在zai數shu字zi係xi統tong中zhong常chang用yong此ci來lai表biao征zheng幹gan擾rao作zuo用yong的de存cun在zai。串chuan模mo幹gan擾rao又you稱cheng正zheng態tai幹gan擾rao，他ta是shi指zhi串chuan聯lian於yu信xin號hao回hui路lu中zhong的de幹gan擾rao，產chan生sheng於yu傳chuan輸shu線xian的de互hu感gan，其qi與yu頻pin率lv有you關guan，常chang用yong濾lv波bo和he改gai善shan采cai樣yang頻pin率lv來lai減jian少shao。共gong模mo幹gan擾rao又you稱cheng共gong態tai幹gan擾rao，是shi幹gan擾rao電dian壓ya同tong時shi加jia到dao兩liang條tiao信xin號hao線xian上shang出chu現xian的de幹gan擾rao，因yin此ci線xian路lu傳chuan輸shu結jie構gou保bao持chi平ping衡heng能neng很hen好hao地di抑yi製zhi共gong模mo幹gan擾rao。另ling外wai

，消xiao除chu地di電dian流liu，能neng消xiao除chu共gong模mo幹gan擾rao，辦ban法fa是shi一yi點dian接jie地di或huo浮fu空kong隔ge離li(用脈衝變壓器、扼流圈或光電耦合器截斷地電流)。