（已结贴）2011-07-10-工控擂台-如何消除变频器接地环路干扰的影响？ 点击：965 | 回复：17
如何消除变频器接地环路干扰对传感器及变送器的影响，降低信号处理成本。
（目前常用的方法是加信号隔离器和采用三端隔离的变送器，成本较高）
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首先要确定干扰是因为屏蔽原因还是因为与变频器链接的原因造成的。
如果是因为屏蔽的原因造成的接地环路干扰，那么屏蔽层没有单点接地，其接地是两点或者多点接地，致使屏蔽层有环路电流产生造成了信号电缆的电磁干扰，解决的方法就是单点接地，要确定线缆走向中屏蔽层是否与地短路或者有绝缘损失接地状况，线缆两头的屏蔽层要一段悬浮一段接地。如果线缆走向过程中干扰严重可以使用多重屏蔽措施，比如线缆穿镀锌管铺设，镀锌管多点接地。
如果干扰是因为信号与变频器设备连接引起的，那么就要对信号进行隔离处理比如设置隔离端子等设备使信号直接连接断开，再者要检查信号仪表电源地于设备的地是否一个地，是否因为接地不同串入环流电流，要做到其各个接地使用一个接地极，实现单端接地。
变频器的接地
400V级：C种接地（接地电阻10Ω以下）。
接地线切勿与焊机及动力设备共用。
接地线请按照电气设备技术基准所规定的导线线径规格， 如35KW的变频器接地线线径推荐为22mm2，87KW的接地线线径推荐为50mm2。
接地线在可能范围内尽量短。由于变频器产生漏电流，与接地点距离太远则接地端子的电位不安定。
使用两台以上变频器的场合，请勿将接地线形成回路。
单端接地，不形成电位差，接地电阻≯4Ω！
－－－－－－－－－－－－－－-延伸阅读－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
变频器、动力电缆、变压器、大功率电机等往往伴随着低频干扰，而这种干扰是用高导电率材料做屏蔽层的电缆无法解决的，包括原装的进口电缆。只有用高导磁率材料（如钢带、钢丝）做的屏蔽层才能有效抑制低频干扰。
最常用的方法就是给电缆套上钢管或直接采用高导磁率材料制成的铠装型电缆——ASTP-120Ω（for RS485 & CAN） one pair 18 AWG .
户外敷设电缆防雷很重要！雷电的等效干扰频率在100k左右，也属于低频干扰。
《GB50057-94建筑物防雷设计规范》第6.3.1条：......在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位连接，当系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽，外层屏蔽按前述要求处理。
《GB 50217-2007电缆设计规范》也有类似的表述，参见：http://www.gongkong.com/Forum/ForumTopic.aspx?Id=4-8F2B-47446DC42DCE
接地电流的形成
接地线的阻抗是必然存在的,而地线作为回路的一部分,其中必然有电流流过,因此,接地电流的存在是在地线上形成地
电压的原因.
图1 电容耦合地电流
电容耦合引起的接地电流
回路元件与接地面之间存在着分布电容,经过分布电容可形成接地回路. 图1表示经过分布电容耦合形成的接地回路,通过接地回路形成接地电流. 如果该回路处
于谐振状态,接地电流将很大.
电磁耦合引起的感应地电流
电路中的线圈靠近设备外壳时,线圈和设备外壳之间形成变压器耦合,而设备外壳等同于单匝的次级线圈,外壳之中将产生感应电流,从而形成接地电流.
导电耦合引起的接地电流
图1 导电耦合地电流
电子设备中的接地设计有串联接地、并联接地、单点接地、多点接地等多种方式,当采用两点接地或多点接地时,接地回路中将有地电流流过,如图2所示.
变频器引起的地环路干扰主要来自两方面，1是开关器件的漏电流，2是电机上的耦合电流。
采用隔离变压器，滤波，电抗，可靠接地等方法，在一般情况下可以将环路干扰降低到一定值从而满足大部分设备要求。
但是，如热偶，应变桥等微信号器件，用在有环路干扰的场合，对其变送器抗干扰能力要求就很高。
避免环路干扰较简单的办法就是让微信号回路与地隔离并保证有效距离（传感器壳体与地相接有时也会引入干扰），但在很多场合无法做到，如热偶测试导电液体时，如应变桥测力时。这时候往往需要用高性能的变送，成本会增加不少，尤其在这种信号路数很多的时候。。。。。。
其中电机上的耦合电流影响较大，尤其在机架未能有效接地的时候。（目前有些场合会用编织裸电缆对电机外壳单独接地）。
过热损坏和静电损坏。
为了避免 IGBT 发生擎住效应而损坏，电路设计中应保证 IGBT 的最大工作电流应不超过 IGBT 的 IDM 值，同时注意可适当加大驱动电阻 RG 的办法延长关断时间，减小 IGBT 的 di/dt 。驱动电压的大小也会影响 IGBT 的擎住效应，驱动电压低，承受过电流时间长， IGBT 必须加负偏压， IGBT 生产厂家一般推荐加 -5V 左右的反偏电压。在有负偏压情况下，驱动正电压在 10 — 15V 之间，漏极电流可在 5 ～ 10 μ s 内超过额定电流的 4 ～ 10 倍，所以驱动 IGBT 必须设计负偏压。由于 UPS 负载冲击特性各不相同，且供电的设备可能发生电源故障短路，所以在 UPS 设计中采取限流措施进行 IGBT 的电流限制也是必须的，可考虑采用 IGBT 厂家提供的驱动厚膜电路。如 FUJI 公司的 EXB841 、 EXB840 ，三菱公司的 M57959AL ， 57962CL ，它们对 IGBT 的集电极电压进行检测，如果 IGBT 发生过电流，内部电路进行关闭驱动。
这种办法有时还是不能保护 IGBT ，根据 IR 公司的资料， IR 公司推荐的短路保护方法是：首先检测通态压降 Vce ，如果 Vce 超过设定值，保护电路马上将驱动电压降为 8V ，于是 IGBT 由饱和状态转入放大区，通态电阻增大，短路电路减削，经过 4us 连续检测通态压降 Vce ，如果正常，将驱动电压恢复正常，如果未恢复，将驱动关闭，使集电极电流减为零，这样实现短路电流软关断，可以避免快速关断造成的过大 di/dt 损坏 IGBT ，另外根据最新三菱公司 IGBT 资料，三菱推出的 F 系列 IGBT 的均内含过流限流电路( RTC circuit )，如图 6 ，当发生过电流， 10us 内将 IGBT 的启动电压减为 9V ，配合 M57160AL 驱动厚膜电路可以快速软关断保护 IGBT 。
桥臂共导损坏
在 UPS 中，逆变桥同臂支路两个驱动必须是互锁的，而且应该设置死区时间(即共同不导通时间)。如果发生共导， IGBT 会迅速损坏。在控制电路应该考虑到各种运行状况下的驱动问题控制时序问题。
过热损坏
可通过降额使用，加大散热器，涂敷导热胶，强制风扇制冷，设置过温度保护等方法来解决过热损坏的问题。
此外还要注意安装过程中的静电损坏问题，操作人员、工具必须进行防静电保护。
防止过电压损坏方法有：优化主电路的工艺结构，通过缩小大电流回路的路径来减小线路寄生电感;适当增加 IGBT 驱动电阻 Rg 使开关速度减慢(但开关损耗也增加了);设计缓冲电路，对尖峰电压进行抑制。用于缓冲电路中的二极管必须是快恢复的二极管，电容必须是高频、损耗小，频率特性好的薄膜电容。这样才能取得好的吸收效果。常见电路有耗能式和回馈式缓冲电路。回馈式又有无源式和有源式两种，详细电路设计可参见所选用器件的技术手册。
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