PG電機控制的抗干擾能力的分析設計

李維維

【摘 要】隨著我國經濟的不斷發展，我國的工業領域也隨之有了巨大的進步，另一方面，工業的進步也對我國經濟的發展有著積極的推動作用。在工業領域中，電機作為工業生產的必備設施之一，其重要作用不可小覷。電機有很多種類，其中，PG電機是本文將研究的對象。所有的電機在使用的時候難免會受到很多不良因素的影響，PG電機也不例外，實際工作中的干擾對電機的正常運轉效率和穩定性都有很大影響，大大降低了電機的工作效率，進而對整個系統的正常工作造成阻礙。如何找到這些干擾PG電機穩定工作的因素并且有針對性的加以解決，提高工業生產的效率，是當前急需我們重視并且解決的重要問題。

【關鍵詞】PG電機；電機控制；抗干擾能力

0 前言

PG 電機是工業生產領域使用的主要電機之一，其主要是利用電機正常工作時設備發出的反饋信號來預測電機運行的速度以及檢測電源的過零信號進行斬波，然后實現對電機轉動速度的有效控制。 然而，被干擾影響的反饋信號和過零檢測信號會對電機的控制造成不利的消極作用，這種影響可能會引起電機停止轉動或者轉動速度忽高忽低的現象，會嚴重影響系統的穩定工作，同時影響產品使用的舒適性。對此，本文分析和闡述了PG電機工作中可能出現的停止轉動或者是不穩定狀態， 并且給出具體的抗干擾措施來改善硬件和軟件等問題，提高電機的工作效率和穩定性。

1 概述PG電機控制的抗干擾能力

1.1 簡述PG 電機基本控制原理

單片機利用過零檢測信號得到計算時間的基本標準，與當前轉動速度反饋信號以及目標轉速計算出的對應的反饋數據進行比對，同時運用脈寬調制 PWM 手段控制可控硅開關以達到控制調節導通相位角和導通時長，實現交流 PG 電機的速度控制。

1.2 討論EFT工作機理對 PG 電機的影響

EFT是指電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗，是EMC實驗的一部分。主要目的是檢測被測設備的各接線端口在遭受快速瞬變脈沖群干擾時的抗干擾能力及抗干擾特性。干擾的特點是幅值高、上升時間短、高重復率及低能量。單個脈沖的能量較少，其產生的影響也較小。然而脈沖群干擾信號會造成工作設施線路結電容充電，當其上的能量聚集到一定數量以后，就會導致線路甚至是整個系統的錯誤行動。所以線路發生錯誤常常需要一定的時長，同時具有相當程度的偶發性，不能確保其間隔的頻率是多少，線路必然會發生錯誤，尤其是在測試電壓達到臨界點周圍的時候。同時難以斷定到底是分別施加脈沖，還是同時施加脈沖工作設施更加可能會失去效力。而且要想總結出工作設施對于正向和負向脈沖那個靈敏度更高也十分不容易。第一需要根據情況分析可能擾亂的注入手段：EFT 擾亂信號是根據耦合去耦網絡中的 33nF 的電容耦合到主電源線上方，但是信號或操控電纜是利用電容耦合夾產生的擾亂，等效電容是 100pF。針對33nF的電容，它的停止頻率為 100K，即超過100kKHz的擾亂信號能夠經過；但100pF 的電容，通過頻率是30MHz，只有超過30MHz 頻率的干擾經過。電力快速脈沖的干擾波形為 上升時間5ns/持續時間50ns，脈沖重復頻率 5K或2.5KHz，脈沖群持續時長為15ms，脈沖群周期為300ms。按照傅立葉轉變，它的頻譜是由5K到100MHz 的離散譜線，每根譜線的長度是脈沖的重復頻率。在 EFT檢測且PG 電機工作的時候，通過手持電機的外部，通常可以感受到電機有很大幅度的震顫，并且轉動的速速會有顯著的降低。利用示波器檢測可以看出，在 EFT的擾亂之中，MCU 的兩個輸入引腳：也就是霍爾傳感器的輸入和過零檢測信號的輸入都有不少的尖峰干擾，PG 電機輸出的電壓波形也發生了露波。根據上述判斷，EFT在試驗的時候，過零信號以及PG 反饋信號被EFT 實驗設備產生的周期性脈沖群嚴重擾亂，程序會在理論計算外的其他位置進入過零中斷和反饋中斷，計入多余的反饋脈沖，同時對過零檢測信號來說，將直接導致觸發固態繼電器的脈沖消失，即PG電機控制信號失常。

1.3 分析控制系統中的主要干擾因素

控制系統中的干擾因素主要有兩種，首先是空間輻射干擾因素，這大多是因為電力網、雷電設施、雷達等造成的，是一種輻射干擾，它的分布區域十分廣泛，不易查詢。當 PLC操控體系設定在射頻區域內時，一定會被輻射所擾亂，它的干擾方式如，電磁場直接對 PLC 體系的內部造成輻射破壞，經過電路感應造成擾亂。還有一種是內部型干擾，即PLC操控體系內部元件和電路之間產生的電磁輻射，一般表現方式為邏輯電路相互輻射與其對模擬電路的影響、模擬地與邏輯地相互產生的影響和各元器件間的相互使用不匹配等。

2 探究PG電機控制的抗干擾能力的分析設計

2.1 探究PG電機控制的改進方案及分析

在給硬件進行排版的時候，在距離 MCU 芯片位置最近的輸入引腳上串連 RC 濾波，通過低通濾波后能夠制約一些高頻的擾亂信號，然而由于 LAYOUT空間制約，硬件的改觀大多數時候依舊不好。當前有一種使用軟件濾波的手段對擾亂信號加以過濾，以對抗擾亂電機穩定運行的情況。程序運用到的中斷分為三種，一種是過零中斷，另一種是PG 電機速度反饋中斷，還有一種是過零延長時間到中斷。運用到的軟件濾波包括很多種，主要是PG 反饋中斷處理函數里當“檢測到PG反饋信號標志”為1，同時反饋端口是低電平，而且“1.5ms 計時”達到，那么就認定其反饋有效。隨后根據“計算的反饋速度”、“轉速差”、以及“轉速差值變化情況”調節斬波值和驅動脈寬。

2.2 分析應用注意事項

PG電機控制抗干擾能力的分析和設計中有三點問題需要注意，首先包括在主循環里檢測有反饋標志同時反饋端口是高電平，那么需要做的是及時清0反饋標志，清零1.5ms 計時，不加以斬波調節。其次是電機在運行過程中可能會發生這樣的情況，在主循環到來時少于1.5ms 的狀況下，就必須要等到再一次主循環。但是主循環的時長會出現一些改變，當出現例如遙控信號等類似的外部擾亂時，會大于等于5ms，因此針對高速時存在6、7ms后 PG 反饋的時候，容易產生濾掉有效反饋的問題，引發計算的轉速較低，真實的轉速提高的狀況。所以在實踐中，針對1.5ms延時問題，使用者需要根據實際情況進行自行調整。第三點就是針對速度反饋計算這一階段，不但程序相對長，而且會反復使用到反饋中斷里的時間值，為防止反饋中斷的時間值變量在速度計算時不斷刷新而引起不正確的速度計算，提議在主循環里只存入一次反饋中斷的時間值變量。

3 結語

工業產業的發展對我國經濟發展有著重要的作用，而在工業領域中，電機起著不可小覷的關鍵意義，為了能夠提高PG的電機抗干擾能 力，使用過硬件加以濾波設計取得的效果并不好，然而，按照控制程 序的改善，提高對擾亂信號的鑒別以及處理，能取得較好的效果，使電機具有很高的抗干擾能力，在保持成本低廉的同時，還具有極高的實踐可行性。

【參考文獻】

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[2]吳偉賓，張志剛，方植彬.PG電機控制的抗干擾能力的分析設計[J].中國家用電器技術大，2011（07）：332-337.

[責任編輯：張濤]endprint