伺服系统感应电及EMI干扰问题的解决方法VIP免费

伺服系统感应电及EMI干扰问题的解决方法1.感应电及EMI干扰问题现象伺服系统（伺服驱动器、伺服电机）上电待机时，所有设备工作正常；伺服系统在使能或者伺服电机启动时设备带电，触摸时有麻手感；伺服系统在使能或者伺服电机启动时，控制、测量设备（如PLC、计算机、触摸屏等）有采集数据有偏差、控制精度降低、丢失数据或指令脉冲等现象；干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、偶发噪声等：按声音干扰模式不同，分为差模干扰（注①）和共模干扰（注②）。共模干扰是信号对地面的电位差，主要是由电网串入，地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压所加形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成共模电压，直接影响测控信号，造成元器件坏，这种共模干扰可为直流、亦可谓交流。共模干扰是指用于信号两级间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。常见的干扰现象有以下几点：1）系统发指令时，电机无规则地转动;2）信号等于零时，数字显示表数值乱跳;3）传感器工作时，PLC采集过来的信号与实际参数所对应得信号值不吻合,且误差值是随机的，无规律的;4）与交流伺服系统共用同一电源工作不正常。2.感应电及EMI干扰产生概述1）伺服系统感应电及EMI干扰问题不属于漏电问题。漏电本质是设备在一定的环境或外力条件下，电气绝缘性能下降或绝缘遭到破坏而出现设备外壳带电的现象。现市场上主流驱动器（包括国产和进口）都采用PWM调制方式产生电机旋转电压，PWM调制方式都会采用电力电子开关器件（如IGBT、IPM模块等）。而这些电力电子开关器件动作时在设备外壳感应出的电压和电流且能量较小（一般感应电流不超过50mA），不会对人体和设备造成破坏性损害；2）EMI问题分为传导干扰和辐射干扰，传导干扰主要是由于干扰源产生干扰（共模、差模电流和电压），经过传播途径（设备外壳、多点接地、传输线路回路），在敏感器件引起现场设备通信中断、采集数据偏差、控制精度降低、数据或指令脉冲传输丢失等现象，从而影响设备的正常工作。3）伺服驱动器和伺服电机一般电压、电流等级较低，电磁干扰的空间辐射能力较小。同时驱动器信号数据传输一般采用差分器件或者光耦器件等进行隔离，可以消除大部分的差模传导干扰。大部分现场干扰问题主要来自共模电压和共模电流干扰。共模电压和共模电流与感应电压和感应电流本质相同，属于含电力电子开关器件设备固有的一种属性，无法完全消除。3.伺服驱动器及伺服电机感应电产生机理3.1.伺服驱动器感应电产生机理1）伺服驱动器中电力电子开关器件由于散热需求一般安装在散热器上；2）如图1所示，IGBT由于外壳带有极性，一般通过导热绝缘垫安装在散热器上。IPM模块等则直接安装。由于引入内部绝缘和外部绝缘，则等效于器件集电极与散热面或器件外壳的分布电容C；图1电力电子开关器件安装等效电路3）如图2所示，当驱动器使能时，开关器件PWM调制，开关器件由于对直流侧电压（一般驱动器内直流电压在300和530左右）进行斩波处理，瞬间的电压变化量（dV/dt）在500V/us〜1000V/us甚至更高，此时通过分布电容C则产生了感应电（i=C*dV/dt），nF级分布电容则可引起mA级的感应电流。散热器丿‘日机外瓷lab二绕莎气隙•定子铁芯L/骨架转子铁芯和轴La//////L詁u图2电力电子开关器件感应电产生原理4）感应电与驱动器的直流侧电压、开关器件动作时间、分布电容大小等有关，一般功率越大、输入电压越高的伺服驱动器感应电越强。3.2.伺服电机外壳感应电产生机理1）伺服电机内部绕组由铜线组成，U、V、W三相输入电压由伺服驱动器内开关器件PWM调制；2）如图3所示，伺服电机由于气隙存在，同时为了提高绝缘等级、增强结构强度和耐潮耐腐蚀性，一般采用树脂骨架包裹、聚脂薄膜包覆、醇酸漆沉浸等工艺处理，因此电机同绕组与电机定子、转子等效为分布电容C；图3伺服电机感应电...