EMC传导和耦合应用(DOC)
高频开关电源的EMC

高频开关电源的EMC开关电源相对以往传统的线性工频电源,体积小,重量轻,效率高,目前已得到普遍推广应用,但是,由于开关电源的工作频率高,高频电压或电流脉冲波含有丰富的谐波分量,所以电磁干扰(EMI )问题日益严重。
特别是随着电源技术的发展,开关频率越来越高,电源和所供电的负载系统越来越靠近,EMI 的影响就日益突出。
电磁兼容(EMC )的设计和优化必须贯穿于电源设计的每个环节,EMC 指标也成为衡量电源质量的一个重要方面。
下面会涉及开关电源EMC 的基本概念和原则,并提供抑制开关电源EMI 的常规需注意的设计方法。
首先,需要明确EMI (电磁干扰)和EMC (电磁兼容)这两个术语的含义是对立的。
EMI 一般定义为:通过电磁能量传递方式,一台电子设备对另一台正在运行的电子设备造成的干扰。
而EMC 则是没有EMI ,运行的电子设备之间不形成相互干扰。
从EMI 的定义来看,我们可以得出产生EMI 的三要素:电磁能量发生线路(干扰源);不同线路之间干扰的传递途径(耦合方式);接收干扰的电子线路(敏感源)。
上述三要素必须全部存在的情况下,EMI 才会产生。
也就是说,只要消除其中任意一个要素,就能避免EMI ,达到不同线路(或设备)之间的EMC 。
在抑制电磁干扰的措施中,尽管屏蔽或隔离等措施能有效地切断干扰的耦合途径或使敏感源避免受到干扰信号的影响,不失为一种有效的EMC 策略和手段。
但是,一般推荐的EMC 策略还是消除或抑制干扰源,相对消除干扰三要素中的其他两要素而言,消除干扰源最为直接,也最为经济,所以对干扰源的研究和抑制是EMC 的重要内容。
一. EMI 的物理概念在一般的线路介绍的教科书中,EMI 的相关论述相对较少,在线路实践过程中,遇到的EMI 问题给人的感觉是比较复杂,不易解释。
但是,实际情况是EMI 的产生和抑制的基本原理还是相对简单的。
在开关电源中,快速变化的电压或电流脉冲波,能产生一种所谓的场,脉冲波和场之间的量化关系可以由Maxwell 方程式来描述。
EMC原理传导辐射详解

EMC原理传导辐射详解共模传导是指电磁干扰信号以共同的模态传导,并引入到其他电路或系统中。
共模传导主要发生在电源线、信号线、地线等电缆或导线上,当电磁波经过导线时,会产生电压或电流,进而引起干扰。
共模传导的原因主要包括线路长度、布线方式、支路接口、驱动源负载、接地系统等。
为了减少共模传导的干扰,可以采取一定的屏蔽措施,如使用屏蔽电缆、布线时距离间隔、增加线路的地面反射性等。
差模传导是指电磁干扰信号通过差模模态传导,并引入到其他电路或系统中。
差模传导主要发生在差模信号线中,差模信号是指两个信号线之间的差值。
差模传导的主要原因包括信号线的电流不平衡、信号线之间的电压差异、信号线的电阻差异等。
为了减少差模传导的干扰,可以采取一些方法,如使用双绞线、增加信号线电阻匹配、增加差模电流等。
辐射是指电磁干扰信号通过空间电磁波辐射的方式传播,并引起其他电路或系统的干扰。
辐射主要分为近场辐射和远场辐射。
近场辐射是指电磁波离开辐射源后,在辐射场中的一个区域内进行辐射传播。
在这个区域中,电磁波的电场和磁场分量具有非常复杂的时空变化规律。
近场辐射主要发生在高频电路、天线等设备中,会导致与之相邻的设备产生干扰。
为了减少近场辐射的干扰,可以采取一些方法,如合理布局电路、选择合适的天线、增加辐射吸收材料等。
远场辐射则是指电磁波在空间中传播到远离辐射源的一个区域。
在远场区域内,电场和磁场具有从辐射源向远离源的方向逐渐减弱的特点,同时它们的比例关系以及传播速度都有规律可循。
远场辐射主要发生在无线通信设备、雷达等设备中,并对周围的设备和系统产生干扰。
为了减少远场辐射的干扰,可以采取一些方法,如增加辐射源的耦合电容、选择合适的频率和天线、增加辐射源的屏蔽等。
综上所述,EMC原理中的传导和辐射是电磁兼容性问题中两个重要的方面。
共模传导和差模传导是电磁干扰信号通过导线传导到其他电路中的两种方式,而近场辐射和远场辐射则是电磁干扰信号通过电磁波辐射方式传播到其他设备和系统中的两种方式。
电动机EMC

基于电动汽车的特点和应用要求,对车用电机驱动系统电磁骚扰特性及传播机制进行了分析,采用骚扰源抑制、系统接地、电磁屏蔽、系统合理布局等措施实现了系统电磁兼容性能的有效提升。
文中给出的整改方案已应用于某款纯电动汽车,满足了国标要求,证明文中给出的电磁兼容方案是行之有效的。
电动汽车上的电力电子变换装置无论数量还是功率都远远超过传统汽车,电磁兼容问题的严重性和复杂性也远高于传统汽车。
电机驱动系统是电动汽车的三大关键系统之一,也是最重要的功率变换装置,其电磁兼容性能(electromagne TI ccompa TI bility,简称为EMC)不仅关系到自身的工作可靠性,而且会影响整车的安全运行能力和工作可靠性。
从目前已有的电动汽车整车产品的检测过程来看,大部分车型都是经过多次整改才能够达到国标的相关规定。
鉴于电磁兼容问题的重要性,基于电磁骚扰耦合和传播的一般机制,本文给出了电动汽车用电机驱动系统的电磁兼容分析及解决方案,并给出了电磁兼容的测试结果。
1 车用电机驱动系统电磁骚扰分析车用电机驱动系统的电机控制器由主回路、控制电路、机箱、散热器、电缆等几部分组成。
其中主回路的主要部件为功率模块,如IPM或IGBT等,是控制器的主要骚扰源,而平行双线组成环路的电感。
(1)式中:s为平行双线的间隔;r为导线半径。
在高频的开关频率(几十kHz)下,产生很高的du/dt和di/dt,与直流母线的杂散电感相作用将产生很高的电流尖峰;而车用电机控制器的母线电压一般为上百伏,故在产生PWM波的同时伴有很高的电压峰值,这必然将带来严重的电磁骚扰噪声,通过近场和远场耦合形成传导和辐射骚扰。
控制电路产生的PWM 信号以及输出的高频时钟脉冲波也会产生差模和共模辐射,但其辐射水平较低,产生的电磁骚扰一般较小。
机箱的屏蔽性差也会带来电磁泄漏产生电磁骚扰。
散热器会产生电磁振荡,散热片通常具有复杂的几何形状,具有多频带的RF辐射特性,很可能对开关频率谐波起到辐射天线作用。
EMC知识总结

EMC知识总结电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI,有传导干扰和辐射干扰两种。
传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。
为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。
电磁兼容性EMC 标准不是恒定不变的,而是天天都在改变,这也是各国政府或经济组织,保护自己利益经常采取的手段。
EMC标准及测试国际标准1、国际电工委员为IEC2、国际标准华组织ISO3、电气电子工程师学会IEEE4、欧盟电信标准委员会ETSI5、国际无线电通信咨询委员CCIR6、国际通讯联盟ITU6、国际电工委员会IEC有以下分会进行EMC标准研究-CISPR:国际无线电干扰特别委员会-TC77:电气设备(包括电网)内电磁兼容技术委员会-TC65:工业过程测量和控制国际标准化组织1、FCC联邦通2、VDE德国电气工程师协会3、VCCI日本民间干扰4、BS英国标准5、ABSI美国国家标准6、GOSTR俄罗斯政府标准7、GB、GB/T中国国家标准EMI测试1、辐射骚扰电磁场(RE)2、骚扰功率(DP)3、传导骚扰(CE)4、谐波电路(Harmonic)5、电压波动及闪烁(Flicker)6、瞬态骚扰电源(TDV)EMS测试1、辐射敏感度试验(RS)2、工频次次辐射敏感度试验(PMS)3、静电放电抗扰度(ESD)4、射频场感应的传导骚扰抗扰度测试(CS)5、电压暂降,短时中断和电压变化抗扰度测试(DIP)6、浪涌(冲击)抗扰度测试(SURGE)7、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT/B)8、电力线感应/接触(Power induction/contact)EMC测试结果的评价A级:实验中技术性能指标正常B级:试验中性能暂时降低,功能不丧失,实验后能自行恢复C级:功能允许丧失,但能自恢复,或操作者干预后能恢复R级:除保护元件外,不允许出现因设备(元件)或软件损坏数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
【EMC系列课程】01-电磁兼容三要素及耦合途径

2. 电磁干扰源及其特征
Q:干扰源为何会产生电磁干扰?
电
磁
电磁 场
安培:电
法拉第:磁
麦克斯韦:电磁场
变化的电压电流产生交变的磁场,可以产生EMI问题; 交变的电磁场,又容易在闭合回路由于磁通量的变化,产生感应电压与电流,又带来EMS抗扰度问题;
电磁干扰举例1:
从场的角度进行分析,假如回路1变化的电流I,产生一个变化的电磁场,它会对外辐射,产生辐射干扰,如果这个变化的 电磁场,又恰好穿过了回路1周边的其他闭合回路,那么,根据法拉第电磁感应定律:变化的磁场穿过回路2,在回路2产 生感应电动势,则回路1就对回路2产生了干扰。
如果,电路1的电压是不变的,那么,电容隔直,也起不到耦合的作用,此时,也不存在电路1对电路2的电磁干扰。(注: 此时虽然不存在电磁干扰,但若电路1电压很高,则有可能会产生电场的干扰影响);
二、电磁干扰耦合途径
1. 耦合途径分类
总结: ① 电磁干扰耦合途径,分为两类:传导耦合、辐射耦合。从上图可以看出,任何产品,任何干扰,耦合途径都
电磁干扰举例2:
从电路的角度分析,比如上面的图,电路1和电路2,两个电路之间有分布电容,在这里,我们假设电路1是强干扰的电路, 电路2是敏感的电路,电路1在工作的时候,它的导线上面会有一个电压,这个电压如果是交变的,那么,根据电容隔直 通交的特性,电路1的干扰就会通过分布电容,传递到电路2上,那么,电路1就对电路2产生了干扰;
电磁兼容( EMC--Electro Magnetic Compatibility)是一门新兴的综合性学科,主要研究电磁干扰和抗干扰 的问题。其定义为“设备和系统在其电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的 能力”。
电磁抗干扰来源及电路与软件抗干扰(EMC)措施

电磁抗干扰来源及电路与软件抗干扰(EMC)措施概述可靠性是用电设备的基木要求之一,也是所有控制单元最基木的要求。
它包括两方面的含义:故障时不拒动和正常时不误动。
之所以会存在这两个方面的隐患是因为电磁干扰的存在。
因此为了保障控制单元可靠的工作,除了采用合适的保护原理外,本章主要考虑抗干扰设计。
电磁干扰的传播方式主要有两种:(1)辐射:电磁干扰的能量通过空间的磁场、电场或者电磁波的形式使干扰源与受干扰体之间产生藕合。
(2)传导:电磁干扰的能量可以通过电源线和信号电缆以电压或电流的方式进行传播。
电磁干扰的频率包括(1)低频干扰(DC10~20Hz);(2)高频干扰(几百兆赫,辐射干扰和达几千兆赫):(3)瞬变干扰(持续周期从几毫秒到几纳秒)。
造成电力系统中形成电磁干扰的原因有诸多方面,我们知道,同一电力系统中的各种电力设备通过电和磁紧密的联系起来,相互影响,由于运行方式的改变、故障、开关设备的操作等引起的电磁振荡会对智能控制单元产生影响:另外,软起动工作在环境恶劣的煤矿井下,空气非常潮湿,到处充满着煤尘,电磁干扰尤为严重。
控制单元在工作时不仅要受到从电网上传来的“噪声”干扰,其木身也是一个很强的干扰源,比如负载上电流的频繁变化和通过导线空间进入单片机系统内部,造成程序跑飞,使系统工作不正常,甚至损坏系统。
所以对控制单元各个部分的抗干扰性能提出了较高的要求,尤其是单片机系统的抗干扰问题。
因此,在整个单片机应用系统的研发过程中,始终将抗干扰性能作为系统设计时首先考虑的问题之一。
电磁干扰的来源所谓干扰,简单来说就是指电磁干扰(Electro-Magnetic Interference 简称EMI),它在一定条件下干扰电子设备、通信电路的正常工作。
电源干扰电源干扰是单片机应用系统的主要干扰源,据统计,实时系统的干扰约70%来自电源,电源的干扰具有频带宽难以定量化、干扰原因复杂、干扰方式多变等特点。
干扰信号会沿着电源线进入单元内部,通过辐射或传导藕合的方式干扰其它信号或元件的正常工作。
EMC测试方法介绍

EMC测试方法介绍1. 射频辐射测试(Radiated Emission Test):该测试方法旨在评估产品在正常条件下辐射的电磁能量水平。
测试人员将产品放置在一个电磁吸收室(Anechoic Chamber)中,通过控制射频天线的位置和功率来测量产品在各个频段上的辐射电磁能量。
测试结果应与相关的国际、国家和地区标准进行比较,确保产品在可接受范围内。
2. 射频传导测试(Conducted Emission Test):该测试方法旨在评估产品在电源线上传导的电磁能量水平。
测试人员使用特定的测试设备将产品的电源线连接到射频信号源上,并测量产品在各个频段上的传导电磁干扰水平。
测试结果应与相关标准进行比较,以确保产品在可接受范围内。
3. 射频灵敏度测试(Radiated Susceptibility Test):该测试方法旨在评估产品在电磁环境中受到的干扰程度。
测试人员将产品放置在一个模拟真实工作环境的电磁辐射场中,并逐步增加电磁辐射水平,以确定产品受到影响的电磁辐射水平。
测试结果应与相关标准进行比较,以确保产品的性能不会受到干扰。
4. 电压传导测试(Conducted Susceptibility Test):该测试方法旨在评估产品在电磁环境中受到的传导干扰水平。
测试人员使用特定的测试设备将产品的电源线连接到模拟干扰源上,并逐步增加干扰水平,以确定产品受到影响的干扰水平。
测试结果应与相关标准进行比较,以确保产品的性能不会受到干扰。
5. 静电放电测试(Electrostatic Discharge Test):该测试方法旨在评估产品对静电放电的耐受能力。
测试人员使用一个带有特定电极的放电枪对产品进行静电放电,以确定产品在正常使用条件下的耐受能力。
测试结果应与相关标准进行比较,以确保产品在可接受范围内。
6. 增强耐受测试(Enhanced Immunity Test):该测试方法旨在评估产品在电磁环境中受到各种干扰源的干扰程度。
EMC测试指导书.docx

EMC测试指导书编写人员:杨继明工号:0807252M修订记录目录(报告完成后请更新)1概述 (5)1」试件名称、型号、版本及工作电压和电流 (5)1.2测试性质 (5)1.3采用标准、采用依据及测试项冃列表 (5)1.4辅助设备歹U表 (6)1.5测试人员、参试人员 (6)1.6测试部门、地点、时间 (6)2受试设备配置 (6)2」实物配置框图 (6)2.2工作状态 (7)2.3测试组网 (7)2.4结构描述 (7)2.5单板配置 (7)2.6接口及接口电缆配置 (7)2.7抗扰度说明 (8)2.7」监控信息 (8)2.7.2抗扰度判据 (8)3总结和评价 (8)3.1测试充分性评价 (8)3.2测试差异说明 (8)3.3测试项目通过清单 (9)3.4问题及相关对策 (9)341问题描述 (9)3.4.2对策描述 (10)4测试内容........................................................................ 1() 4.1电磁骚扰测试. (10)4丄1测试任务1——辐射骚扰测试(RE) (10)4.1.2测试任务2—传导骚扰测试(CE) (13)4.1.3测试任务3 ------ 谐波电流骚扰测试(Harmonic) (16)4.1.4测试任务4 -------- 电压波动与闪烁测试(Fluctuations and flicker) (17)4.2电磁抗扰度测试 (18)4.2.1测试任务1——射频电磁场辐射抗扰度测试(RS) (18)4.2.2测试任务2——传导骚扰抗扰度测试(CS) (19)4.2.3测试任务3——电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT/B) (21)424测试任务4——静电放电抗扰度测试(ESD) (22)4.2.5测试任务5 ------ 电压跌落、短时中断与电压缓变抗扰度测试(DlP/interruption ) (24)4.2.6测试任务6——浪涌抗扰度测试(SURGE) (25)4.2.7测试任务7——工频磁场抗扰度测试(PMS) (29)附录一:相关测试仪器信息 (32)附录二:测试仪器不确定度: (34)附录三:骚扰测试Illi线和数据: (35)附录四:测试布置照片: .......................................... 错误!未定义书签。
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电磁兼容传导耦合理论及其应用学生张**年级2010级班级0210** 班学号021012**专业电子信息工程学院电子工程学院西安电子科技大学2013年5月电磁兼容传导耦合原理及其应用张**摘要:本文就现实中普遍存在的电子,电气设备电磁骚扰现象引发的电磁干扰出发,先介绍了电磁兼容这个学科的发展及意义,然后重点介绍了电磁干扰耦合传输理论。
最后从传导耦合和辐射耦合两个方面并结合相关案例分析如何在这两个耦合途径上减少电磁干扰的发生。
关键词:电磁兼容传输耦合传导耦合辐射耦合目录引言 (1)第一章电磁兼容发展及意义 (1)1.1电磁兼容技术的发展 (1)1.2 电磁兼容的地位和意义 (1)第二章电磁干扰耦合传输理论 (1)2.1传导耦合 (2)2.2 辐射耦合 (2)第三章传导耦合理论应用实例及分析 (2)3.1电力线载波 (3)3.2 变频器 (3)3.2抑制传导干扰的有效办法 (4)第四章辐射耦合理论应用实例及分析 (5)3.1雷电电磁辐射对微电子设备的影响 (5)3.2感性负载的瞬态噪声抑制及其触点的保护 (5)3.2抑制辐射干扰的有效办法 (5)第五章结束语 (6)参考文献 (7)引言随着现代科学技术的发展,各种电子,电气设备不仅数量及种类不断增加,而且向小型化,数字化,高速化和网络化的方向高速发展,然而电子,电气设备在正常工作时还会产生一些有用无用的电磁能量,影响其他设备,系统或者生物,使得电磁环境日益复杂,造成了电磁污染,形成电磁骚扰。
电磁骚扰有可能使电气,电子设备和系统的工作性偏离预期,产生误差。
严重时还会摧毁电气电子设备,危害人体。
正是在这种背景下,电磁兼容性设计成为了现代工程设计中的重要组成部分。
第一章电磁兼容发展及意义1.电磁兼容技术的发展电磁兼容是指“设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态,即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中的其他设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级,它也不会使同一电磁环境中其它设备因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。
1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章,标志着电磁兼容性研究的开端,1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,使电磁兼容性研究开始走向工程化,1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范VDE0878,1945年美国颁布了第一个电磁兼容性军用规范JAN-I-225。
世界多数发达国家早已开始以法令、法规形式进行管理控制,在我国电磁兼容理论和技术的研究起步较晚,从1983年开始陆续颁布了一系列有关电磁兼容性标准和规范。
自此以后,电磁兼容技术迅速发展成为非常活跃的学科领域之一。
2.电磁兼容的地位及意义经验证明,如果记在产品开发阶段解决电磁干扰问题的费用为1个单位,那么等到产品设计定型后再解决其问题,费用将增加10倍;而到产品批量生产后再解决时,费用将增加100倍;到用户发现问题后才解决时,费用可能高达1000倍。
而在产品开发阶段同时进行电磁兼容性设计,就可望把80%~90%的电磁兼容性问题解决在产品定型之前。
只按常规进行产品功能设计,不仅在技术上带来一系列的难题,而且还会造成人力、财力的极大浪费。
就产品本身功能和市场占有而言,电磁兼容性设计的意义也是不可估量的。
其一,电子设备工作的可靠性依赖于其电磁抗干扰性。
电磁兼容性表征电子设备在电磁环境中正常工作的能力。
其二,电子设备国内外市场的开拓需要其具有良好的电磁兼容性。
电磁兼容性达标认证已由一个国家范围向全球地区发展,成为一个国际标准。
其三,安全因素,存在电磁辐射的电子产品可能会引起如设备误操作、通讯设施电磁泄密、电爆装置误爆、误燃等危险。
第二章电磁干扰耦合传输理论产生电磁干扰三要素:电磁干扰源,干扰传播途径,敏感设备。
由此可知,任何电磁干扰的产生必然存在电磁骚扰(或者骚扰电磁能量)的耦合与传输途径。
这里,耦合的概念指的是电路、设备、系统与其它电路、设备、系统之间的电磁量联系,耦合起着把电磁能量从一个电路、设备、系统“传输”到另一个电路、设备、系统的作用。
耦合途径是从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介。
耦合途径主要有两种方式,传导耦合和辐射耦合。
1. 传导耦合传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。
传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接,电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备,产生电磁干扰。
传导耦合的连接电路包括互连导线、电源线、信号线、接地导体、设备的导电构件、公共阻抗、电路元器件等。
传导耦合按其耦合方式划分三种基本方式:① 电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。
当电路1有电压U 1作用时,该电压经Z 1加到公共阻抗Z 12上。
当电路2开路时,电路1耦合到电路2的电压为1221112Z U =U Z +Z 若公共阻抗Z 12中不含电抗元件时为共电阻耦合,简称为电阻性耦合。
② 电容性耦合也称为电耦合,它是由两电路间的电场相互作用所引起。
③ 电感性耦合也称为磁耦合,它是由两电路间的磁场相互作用所引起。
当电流I在闭合电路中流动时,该电流就会产生与此电流成正比的磁通量。
该磁通量 与电流I 的比值称为电感。
电感的取决于电路的几何形状和包含场的媒质的磁特性。
2. 辐射耦合辐射耦合是电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播,骚扰电磁能量按电磁场的规律向周围空间发射。
辐射耦合的途径主要有天线、电缆、导线、机壳的发射对组合。
通常将辐射耦合划分为三种:① 天线与天线的耦合,指的是天线 A 发射的电磁波被另一天线B 无意接收,从而导致天线A 对天线B 产生功能性电磁干扰;② 场与线的耦合,指的是空间电磁场对存在于其中的导线实施感应耦合,从而在导线上形成分布电磁骚扰源;③ 与线的感应耦合,指的是导线之间以及某些部件之间的高频感应耦合。
第三章 传导耦合理论应用实例及分析根据上文对传导耦合传输理论的研究,现结合案例分析传导电磁干扰及其解决办法。
1. 电力线载波(以下简称PLC)1) 案例一:某岗位用了某公司的PLC 模块采集信号,在同一通讯线上放了5个模块,使用过程中模块通讯会中断,重上电后会正常,但很快通讯又中断。
分析如下:1) 从现场看,模块24VDC 供电从电源模块接出,性能稳定,排除电源引起干扰的情况。
2) PLC 数采模块大部分接Pt100, K 型、I 型热电偶信号,观察控制柜内进线排,电缆统一采用了屏蔽双绞线,且屏蔽端编辫接到接地排上,由现场接地网统一接地。
现场干扰应能屏蔽。
为确保起见,将模块接线端子拔除,观察模块通讯状况未变,排除干扰由信号端引起的可能。
3)将控制柜内线槽盖板打开,发现模块间通讯线采用二根单线,无接地,线槽布线较乱,有可能产生干扰.从以上分析后发现问题可能出在模块间通讯线上,解决办法是将通讯线换成屏蔽双绞线,屏蔽端接地,经实际更换后,通讯正常。
2)案例二:华鲁恒升化工股份有限公司一水处理岗位采用西门子公司的S7-300系统的模拟量模块采集变频器信号,正常连接后不能正常显示。
经检测发现信号端对地有很高的交流电压,所以判断信号线路受干扰,产生10V以上的杂波而干扰模拟量模块工作。
处理如下:1)信号电缆采用质量可靠的屏蔽电缆,且在PLC侧单端接地。
2)电流变送器侧增加隔离式安全栅。
经以上处理后,PLC工作正常,数值显示稳定可靠。
PLC主要通过电源和信号线引入,通常为传导干扰。
这种干扰在我国工业现场较严重。
1)来自电源的干扰PLC系统的正常供电电源均由电网供电。
由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。
尤其是电网内部的变化,例如:开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。
PLC电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。
实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。
2)来自信号线引入的干扰与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。
此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。
由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。
对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。
PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。
3)来自接地系统混乱时的干扰接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。
正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。
2.变频器变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压信号,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流信号。
在整流回路中,输入电流的波形为不规则的矩形波,波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波,其中的高次谐波将干扰输入供电系统。
在逆变输出回路中,输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形,对于GTR大功率逆变元件,其PWM 的载波频率为2~3kHz,而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。
同样,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。
另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近电气设备。
解决措施:1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立,或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器,切断谐波电流。
2)在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器,或安装谐波滤波器,滤波器的组成必须是LC型,吸收谐波和增大电源或负载的阻抗,达到抑制谐波的目的。
抑制传导干扰的有效办法:1.传导干扰源的处理1)如果传导干扰源是产生强电磁场元件,如线圈、变压器等,在布置时应远离接收器加以屏蔽。
2)如果传导干扰源是频率相同的电路,如接收机的高频放大、输入及振荡电路,它们之间的交链容易引起自激振荡,因此布置应相隔远些。
3)移去对系统工作无用的、有潜在的干扰设备的电源。
4)应尽可能使设备工作在设计曲线线性最好的部分,以便输出所含谐波分量最小。
5)如果干扰源的工作波形是脉冲形状,因为当脉冲上升沿较慢且持续时间较长时,产生的电磁干扰最小,随着脉冲宽度的减小且上升时间缩短,脉冲中的高频成分的幅度将增加。
所以一个控制装置或其他脉冲的上升时间只需快到能在指定的时间内保证可靠工作即可。
不要使振荡器和开关器件的工作速度高于性能所需要的速度。