電力電子裝置的抗干擾技術
正文
電力電子裝置是一種大功率電能變換裝置，它的安裝使用現場都不可避免地存在嚴重的電磁干擾。強烈的干擾信號竄入電力電子裝置中除直接造成電力電子器件誤動作外,主要干擾裝置的控制電路,導致電力電子裝置的誤動作。為保證電力電子裝置安全、可靠地運行，必須在設計和製造時採取有效的抗干擾措施。干擾信號與干擾途徑 電力電子裝置的干擾信號主要有5種:①工頻干擾信號。工頻電網雖然頻率較低, 但電壓、電流容量較高，而且工頻電網配電線路分布面廣，高壓電器設備的電場干擾，大電流母線造成的磁場干擾，大功率電器設備起動和制動時對共用電力變壓器的衝擊所造成的電網電壓大幅度波動和畸變等都可能幹擾電力電子裝置的正常工作。②現場各種用電設備的開關操作，接觸器、繼電器分合時線圈和觸頭會產生嚴重的干擾信號，電接觸、電焊機等火花放電能產生頻域很寬的電磁波干擾等。③電網中由於高壓開關操作或故障，以及雷擊等所產生的過電壓尖峰經由電網傳遞到電力電子裝置。④電力電子裝置本身的大功率器件開關過程引起大功率電路中電流、電壓的突變，從而成為對其他電力電子器件和本裝置的控制、檢測、保護電路的干擾。⑤控制電路內部各部分之間通過分布電容、分布電感或共用直流穩壓電源的內阻和共用接地線阻抗的耦合引起的互相干擾等。
干擾信號進入電力電子裝置的途徑有3種:①通過導線之間的分布電容、分布電感和互感耦合進入電路。②以電流在導線電阻、共用電源的內阻以及接地電阻上產生的壓降的方式進入電路各部分。③電磁脈衝和高頻干擾信號以電磁輻射的形式進入電路。
抗干擾措施 電力電子裝置需針對干擾信號源及干擾信號進入裝置電路的途徑採取抗干擾措施。通常採用的措施有以下8種。
①抑制干擾源干擾信號的強度。完全消除干擾源的干擾信號是不可能的。但採取一定的措施可使干擾信號的強度大大減弱，從而減少其對電力電子裝置的干擾作用。例如交流接觸器和交流繼電器的線圈上並聯電容，可吸收操作過電壓；直流接觸器和直流繼電器線圈上反接二極體，可消除分斷線圈時的干擾信號；繼電器、接觸器觸頭並聯電容,可減小觸頭通斷時的電火花干擾;交流電源進線並接阻容吸收電路可吸收電網電壓尖峰，從而減少其對電力電子裝置的干擾作用等。
②合理布線以減小導線之間的分布電容、分布電感和互感，防止干擾信號竄入。交流線和直流線，強電線與弱電控制線應分開,輸入線與輸出線亦應分開,儘量不要並行布線。合理布置各種元、器件，使引線最少、最短。採用積體電路作為控制電路元件可減少電路中的引線從而提高抗干擾性能。印刷線路板的排線亦應考慮按上述原則設計。重要的信號線、控制線應採用禁止線或採用絞線。
③實施電磁禁止。將電路用低阻材料密封起來可有效地防止以電磁波和電磁感應的方式傳遞的干擾信號。高導磁材料禁止可大大減小低頻磁場的影響，禁止層的可靠接地可減弱靜電感應干擾信號。電力電子裝置中一些重要的控制電路可採用銅箔等低阻材料密封，整個控制電路常單獨安裝在專門的金屬櫃內予以禁止，電源變壓器、隔離變壓器等的原副繞組之間可採用金屬禁止層（圖1）。
電力電子裝置的抗干擾技術⑤加強電路本身的抗干擾能力。電路設計時應選用抗干擾性能好的電子元件。例如採用高閾值電壓的積體電路HTL,CMOS；採用觸發功率大的晶閘管；在信號入端加上適當的濾波器，以提高抗干擾能力。在電路中易引入干擾的部位可適當並聯電容，利用電容電壓不能突變的特性抑制干擾。例如，晶閘管的控制極和陰極之間並聯一定的電容(0.1～1mf)可防止晶閘管的誤觸發等。
⑥控制電路共用直流穩壓電源時，電路各部分應單獨引線，防止共用引線阻抗壓降引起各部分電路互相干擾。電源輸出端濾波電容器的電容量應足夠大，各部分電路電源輸入端應加高頻旁路電容C0和RC低頻退耦電路(圖2)，
其中R、C和C0應按實際電路選取。例如取R＝10Ω時,可取C＝100μf，C0=0.01μf。 ⑦在信號強度允許條件下儘可能降低各單元電路的輸入阻抗和輸出阻抗。這樣可使干擾信號得到衰減，提高電路的抗干擾性能。
⑧必要時可採用變壓器耦合、光電耦合器、光電觸發系統等隔離手段，將控制電路與信號源或控制電路與電力電子裝置主電路等在電路上隔離，防止干擾信號的竄入。
干擾問題是一個比較複雜的問題，即使在電路設計、總體結構布置、禁止措施、安裝布線等方面充分考慮了防干擾措施,在現場調試過程中仍可能發現干擾現象,需仔細尋找干擾的原因並設法解決。
