高压变频器的信号传递技术

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑高压变频器的信号传递技术 据电磁性的基本原理，形成电磁干扰(EMI)须具备三要素:电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。电磁干扰源不在本文的争论范围之内,本文主要从切断电磁干扰途径和降低系统对电磁干扰的敏感性两个方面争论高压变频器的信号传递技术。高压变频器主要从以下几个方面来保障信号传递技术的。 （1）在设计系统时选择抗干扰性强的信号传递技术，如优先考虑数字型与电流型信号。数字信号的抗干扰力量远远强于模拟信号。除测量用模拟信号外，在数字信号满意信号传输速度的前提下应优先考虑采纳数字信号。恶劣的电磁环境对信号电缆的影响主要是产生共模电压干扰，电流型信

2、号在传输通路中不会消失在同一回路中各点电流大小不全都的问题，有很强的抗感应式干扰的力量，推举采纳工业上常用的4-20mA信号。 （2）当传递数字信号或电平信号时，采纳光纤作为传输介质传递信号。以光波的形式传递信号，可以从根本上杜绝信号在传输过程中所受干扰；信号在光纤中以光速传输，光纤传输信号速度快；采纳光纤可以节约有色金属-铜，比电缆传输信号经济。 （3）隔离，隔离是切除电磁辐射和传导干扰的有效方法，可以避开干扰信号传入下一级信号处理电路。隔离是指切断信号的电气传播途径，在信号传输的过程中利用光或磁来耦合输入信号。隔离可分为对模拟信号的隔离和对数字信号的隔离两种信号隔离方法。常用的模拟信号的隔

3、离措施为隔离放大器和隔离变压器。常用的数字信号隔离方法为采纳光电耦合器，光电耦合器分一般型和高速型两种。图1(a）为模型信号隔离放大器ISO124原理图， (b)为双通道高速数字信号光电耦合器原理图。 图1： (a) 隔离放大器原理图 (b) 光电耦合器原理图 将不同种类的信号线隔离铺设（不在同一电缆槽中或在同一电缆槽中用金属隔板隔开），可以依据信号不同类型将其按抗噪声干扰力量分类铺设。 （4）屏蔽是限制内部的电磁能量越出某一区域和防止外来的能量进入某一区域。一般常用于隔离和衰减辐射干扰，屏蔽的实质是由具有良好导电性能的金属材料制成的一个全封闭的壳体。在高压变频器中传输电信号时均需采纳屏蔽电缆

4、，在使用中需要留意以下几点：屏蔽体单端接地，有时也称为静电屏蔽。屏蔽层靠近变频器的一端，应接掌握电路的公共端（COM），但不要接到变频器的接地端（E）或大地，如图2所示3。当干扰电场很强而电路灵敏度又高时，可采纳双层屏蔽。留意：内外屏蔽层之间只能一点连接，且要加滤波电路，两层之间距离应尽可能大。为防止空间电磁波对高灵敏度接收调和的干扰，可采纳金属网屏蔽室4 图2. 单端屏蔽线的接法 （5）接地。接地的作用概括起来只有两种：爱护人和设备不受损害的爱护接地和为了抑制电磁干扰的接地即工作接地。在此只争论工作接地的问题，工作接地是为了使变频掌握系统及与之相连的仪表均能牢靠运行并保证测量和掌握精度而设的

5、接地。在高压变频器信号传递中需要考虑信号回路接地、屏蔽接地，高压变频器用于石化或其他防暴系统中还有本安接地的问题。 信号回路接地，如各变频器的负端接地，开关信号的负端接地等。信号地的处理原则上不允许各变送器和其他的传感器在现场接地，而应都将其负端在变频器端子处一点接地。但在有些场合，现场必需接地，这时必需留意原信号的输入端子（上双端）肯定不允许和变频掌握系统的接地线有任何电气连线，而变频掌握系统在处理这类信号时，必需在前端采纳有效的隔离措施。 屏蔽接地(模拟信号的屏蔽接地)，模拟地是全部的接地中要求最高的一种，高压变频器要求接地电阻小于0.1，需在变频器机柜内部安装模拟地汇流排或其他设施。用户

6、在接线时将屏蔽线分别接到模拟地汇流排上，在机柜底部，用绝缘多股铜线连接到一点，然后将各机柜的汇流排用绝缘多股铜导线或铜条以辐射状连接到接地点。留意各机柜之间的连接电阻需小于1。 本安接地，是本安仪表或平安栅的接地。这种接地除了可抑制干扰外，还是使仪表和系统具有本质平安性质的措施之一。本安接地会因采纳的设备不同而不同，平安栅的作用是使危急现场端永久处于平安电源和平安电压范围之内。假如现场端短路，由于负载电阻和平安栅电阻R的限流作用，会将导线上的电流限制在平安范围之内，使现场端不至于产生很高的温度，引起燃烧。假如变频器一端产生故障，则高压信号加入信号回路，则由于齐纳二极管的作用，也使电压处于平安范

7、围。 （6）使用双绞线。双绞线的绞扭节距把式（1）中的A回路分隔成很多小回路，假如双绞线的绞扭全都，那么这些小回路的面积相等而方向相反，因此其磁场干扰可以相互抵消。但需要说明的是双绞线的结构对电场耦合干扰没有抑制力量。当给双绞线加上屏蔽层后，其抑制干扰力量更强。图3 示出了几种双绞线的使用方法,读者可作比较。假如每2.54cm扭6个匀称绞扭，对磁场干扰得抑制dB数入图所示。其中图3（a）采纳单端接地的方式，对磁场干扰具有高达55dB的衰减力量。而图3（b）由于双端接地，地线阻抗与信号线阻抗不对称，地环流造成了双绞线电流不平衡，因此降低了双绞线抗磁场干扰力量，只有13dB的磁场干扰力量。图3（c）的屏蔽层双端接地