變頻調(diào)速電梯抗干擾技術(shù)研究

【摘要】變頻器的干擾問(wèn)題解決不好，不僅變頻器系統(tǒng)無(wú)法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其周邊其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此，變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題倍受理論界和工程應(yīng)用界的廣泛重視。本文介紹了變頻器安裝應(yīng)注意的事項(xiàng)，并針對(duì)變頻器使用中易出現(xiàn)的干擾問(wèn)題，提出了相應(yīng)的抑制措施。

【關(guān)鍵詞】變頻器安裝抗干擾

電梯井內(nèi)的動(dòng)力、照明、風(fēng)扇控制、通信等，各種電纜都會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。像天線接收原理一樣，同軸電纜也會(huì)“接收”這些干擾，即干擾電磁場(chǎng)在電纜上產(chǎn)生干擾感應(yīng)電流，這個(gè)干擾感應(yīng)電流也就會(huì)在電纜外導(dǎo)體（編織網(wǎng)）縱向電阻上產(chǎn)生干擾感應(yīng)電壓（電動(dòng)勢(shì)），這個(gè)干擾感應(yīng)電壓剛好串聯(lián)在視頻信號(hào)傳輸回路“長(zhǎng)長(zhǎng)的地線”中，形成干擾。更重要的是這些隨行電纜都是與視頻電纜并行，且近距離捆扎在一起。這就形成了接近“最佳最有效的”干擾耦合關(guān)系。在一般工程中可以采用穿金屬管或走金屬槽的屏蔽干擾辦法，但在電梯隨動(dòng)的環(huán)境中，這種方法無(wú)能為力。所以電梯環(huán)境下的抗干擾難度很大，只能選擇較好的設(shè)計(jì)和施工方法。了解干擾產(chǎn)生基本原理，對(duì)完善抗干擾設(shè)計(jì)和施工十分重要。

1、電梯系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)

電梯控制系統(tǒng)輸入信號(hào)的正確與否，直接影響電梯控制系統(tǒng)的輸出。如果輸入信號(hào)不正確，則將引起電梯的誤動(dòng)作。在軟件上可以采用多次檢測(cè)輸入端的信號(hào)狀態(tài)。如果是真實(shí)的輸入信號(hào)，則它應(yīng)該是穩(wěn)定的，而干擾信號(hào)往往是持續(xù)時(shí)間很短的尖脈沖，因此，如果多次檢測(cè)到相同的信號(hào)狀態(tài)，則認(rèn)為輸入信號(hào)是正確的。低壓電器對(duì)電梯控制系統(tǒng)的干擾發(fā)生在低壓電器通電或斷電的瞬間。干擾來(lái)源之一是低電器的感性元件。例如，接觸器、電磁繼電器的線圈等。接觸器、電磁繼電器的線圈在通電、斷電時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。干擾的另一來(lái)源是低壓電器的觸頭在通電、斷電瞬間動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生的火花干擾。其中，接觸器、電磁繼電器線圈產(chǎn)生的干擾更為嚴(yán)重。在軟件中，可以采用延時(shí)法、剔除法等，主程序中的某些事件運(yùn)算運(yùn)用延時(shí)的方法，避開(kāi)接觸器、繼電器等的接通或斷開(kāi)過(guò)程，避免接觸器、繼電器等的接通或斷開(kāi)過(guò)程對(duì)某事件運(yùn)算程序的干擾；也可采用剔除法對(duì)事件運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行符合性判斷，剔除那些不可能發(fā)生的意外數(shù)據(jù)。

2、電梯系統(tǒng)接地抗干擾技術(shù)

接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備電磁兼容性的重要手段之一。正確的接地既可以使系統(tǒng)有效地抑制外來(lái)干擾，又能降低設(shè)備本身對(duì)外界的干擾。

2.1電梯變頻器及主回路接地

變頻器主回路端子PE的正確接地是提高變頻器抑制噪聲能力和減小變頻器干擾的重要手段，因此在電梯應(yīng)用系統(tǒng)中一定要非常重視。為了提高電梯變頻器的抗干擾和防雷擊能力，在電源輸入側(cè)均有電容或者壓敏電阻組成的電源濾波。電梯變頻器一般不采用浮地和與系統(tǒng)直接接地方式，而是采用電容接地方式，從而為高頻干擾分量提供對(duì)地通路，抑制分布電容的影響，缺點(diǎn)是對(duì)于低頻和直流仍舊是開(kāi)路，一般通過(guò)加電阻來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)。在電梯系統(tǒng)中，一般要求采用TN-S方式供電，即采用專用接地線，電梯的輸入側(cè)和輸出側(cè)的PE端必須接到專用接地線上。變頻器接地導(dǎo)線截面積一般應(yīng)不小于2.5mm2，長(zhǎng)度控制在20m以內(nèi)。建議變頻器的接地與其它動(dòng)力設(shè)備，如焊接機(jī)等的接地分開(kāi)。在變頻器和曳引機(jī)之間的動(dòng)力電纜最好采用屏蔽電纜，并且屏蔽電纜的兩端分別與變頻器和曳引機(jī)的接地端相連，當(dāng)然曳引機(jī)的接地端也必須可靠接地。這樣的措施可以防止動(dòng)力電纜向外輻射電磁信號(hào)，干擾周?chē)男盘?hào)電纜。

2.2電梯速度檢測(cè)傳感器屏蔽接地

在微電腦電梯控制系統(tǒng)當(dāng)中，往往采用串行通訊的方式和電梯主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而且數(shù)據(jù)總線方式一般采用RS485總線，但RS485總線的通訊狀態(tài)易被干擾。為了提高電梯串行通訊的可靠性，一般通訊線路都會(huì)采用屏蔽電纜。那么采用什么接地方式把電纜的屏蔽層接地才是合理的呢？在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于接地不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)接地比不接地通信誤碼率高的現(xiàn)象，從而使人產(chǎn)生了屏蔽電纜要不要接地，如果要接地，應(yīng)該是采用一點(diǎn)、兩點(diǎn)還是多點(diǎn)接地的疑惑。在工程當(dāng)中最容易犯的錯(cuò)誤是兩點(diǎn)接地，即將電纜屏蔽層的兩端都接地。由于接地點(diǎn)不在一起，不同接地點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)地電位差，在屏蔽線中形成地回路，由于地線回路當(dāng)中可能存在地電流，不僅起不到屏蔽作用，反而帶來(lái)干擾。據(jù)有關(guān)資料和實(shí)踐證明，對(duì)信號(hào)電纜屏蔽層接地點(diǎn)的選擇應(yīng)視具體情況而定，最佳的選擇應(yīng)是信號(hào)源側(cè)一點(diǎn)接地，這樣不僅可以抑制共模干擾，也可以抑制靜電感應(yīng)干擾。電梯變頻器調(diào)速是一種高精度快速響應(yīng)的控制系統(tǒng)，一般要安裝速度傳感器如脈沖編碼器來(lái)進(jìn)行速度閉環(huán)控制。為了提高抗干擾能力，速度傳感器與變頻器之間的信號(hào)線纜均采用屏蔽線，尤其是永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)的速度傳感器信號(hào)線，必須采用屏蔽線纜，否則曳引機(jī)會(huì)出現(xiàn)失速或不能運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，一定要保證曳引機(jī)和變頻器的可靠獨(dú)立接地，或者選用傳感器外殼不與控制屏蔽層連接的傳感器，在變頻器側(cè)實(shí)施一點(diǎn)接地。

2.3電梯隨行電纜多余線的處理

對(duì)微機(jī)電梯控制系統(tǒng)而言，它屬于高速低電平裝置，它與外部設(shè)備的信號(hào)交換頻率一般低于1MHz，所以電梯微機(jī)控制系統(tǒng)抗共模干擾接地一般采用一點(diǎn)接地，這樣可以有效抑制對(duì)控制系統(tǒng)的共模干擾如圖5所示。另外，電梯微機(jī)控制系統(tǒng)的接地不宜與強(qiáng)電設(shè)備的接地共用一個(gè)接地極。電梯隨行電纜線數(shù)在選購(gòu)時(shí)可能超過(guò)電梯轎廂實(shí)際需要的線數(shù)，這樣在隨行電纜當(dāng)中就會(huì)有多余線纜。在電梯隨行電纜當(dāng)中，既有強(qiáng)電線纜（給轎廂門(mén)機(jī)、轎廂照明、光幕等設(shè)備供電）又有信號(hào)電纜，因此，強(qiáng)電線纜就有可能干擾弱電信號(hào)電纜。要克服這樣的干擾最好的辦法是將隨行電纜多余線在電梯控制柜側(cè)接地，起到良好的屏蔽和防靜電效果。

2.4浪涌電壓的電磁干擾

在電梯控制系統(tǒng)中，必然會(huì)用到繼電器和接觸器，繼電器、接觸器實(shí)現(xiàn)通斷控制時(shí)，它們的線圈在通斷的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很高的反電動(dòng)勢(shì)，出現(xiàn)浪涌干擾，使電路器件的抗干擾能力降低。對(duì)浪涌沖擊一般采用吸收其能量的方法，通過(guò)吸收電壓脈沖來(lái)限制峰值電壓。RC電路具有緩沖和吸收能量的性能，所以可以在交流線圈兩端并聯(lián)RC電路，吸收掉電路接通或斷開(kāi)時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)。對(duì)直流線圈可以在線圈兩端并聯(lián)二極管或二極管串電阻形式抑制反電動(dòng)勢(shì)。電梯控制系統(tǒng)一般采用三相供電，此時(shí)可以將接觸器電源和提供微機(jī)系統(tǒng)電源的交流電取自不同的相，避免接觸器產(chǎn)生的電磁干擾竄入5V開(kāi)關(guān)電源的交流側(cè)，可以有效的提高系統(tǒng)的抗干擾能力。用雙絞線作為接觸器的饋電線，由于兩導(dǎo)線中的電流方向相反，磁通可以相互抵消，因此可以削弱電磁干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

3、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)電梯干擾問(wèn)題，如果分析干擾原因的思路正確，并采取正確的抗干擾措施，干擾很容易被解決，否則會(huì)覺(jué)得干擾問(wèn)題很復(fù)雜，不易解決。軟件抗干擾中，運(yùn)用延時(shí)運(yùn)算的方法，而且在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，開(kāi)放延時(shí)接口，使用戶可以在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。如某電梯控制器設(shè)置有I/O口信號(hào)消抖延時(shí)，電梯召喚信號(hào)消抖延時(shí)等。

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