【正文】 。 外部干擾 電力電子器件的噪聲。如電網(wǎng)上的晶閘管變流裝置所產(chǎn)生的噪聲。主要表現(xiàn)有：①使電網(wǎng)中的諧波分量大大增加；②使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生嚴(yán)重缺口即瞬時電壓跌落；③使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動；④產(chǎn)生高頻噪聲。 電感負(fù)載切斷時產(chǎn)生的瞬變噪聲。 接通負(fù)載時的沖擊電流及開關(guān)觸點抖動。 天電噪聲，包括雷電等。 無線裝置如對講機(jī)、手機(jī)等所產(chǎn)生的信號騷擾。 操作面板時人手靜電放電。 以上幾種干擾通過傳導(dǎo)、共阻抗、感應(yīng)、輻射等途徑進(jìn)入控制器系統(tǒng)，擾亂系統(tǒng)正常工作。 內(nèi)部干擾 電器本身產(chǎn)生的干擾。斷路器本身便是一個很強(qiáng)的干擾源。當(dāng)斷路器閉合時，渡過很大的交流電流。根據(jù)電磁場原理，交變的電流會產(chǎn)生向四周輻射的電磁信號。當(dāng)開關(guān)通斷電路時，會產(chǎn)生電弧。電弧燃燒時除產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁輻射外，在其熄滅時會產(chǎn)生過電壓，形成電網(wǎng)浪涌電壓。另外，電磁鐵線圈電廠和分布電容諧振，形成高頻干擾信號。這些由電器本身產(chǎn)生的電磁干擾信號通過靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)等方式進(jìn)入智能控制器，形成干擾，擾亂系統(tǒng)的正常工作。此外，斷路器控制器本身也會產(chǎn)生干擾?？刂破饔稍S多模擬電路和數(shù)字電路共同構(gòu)成，彼此會互相干擾，主芯片M30201的外接晶振也會對其它器件產(chǎn)生干擾。 控制器系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計 電磁兼容學(xué)科是在早期單純的抗干擾方法基礎(chǔ)上發(fā)展形成的，兩者目標(biāo)都是為了使設(shè)備和系統(tǒng)達(dá)到在共存的環(huán)境中互不干涉長最大限度地發(fā)揮其工作效率。但是早期的抗干擾方法和現(xiàn)代的電磁兼容技術(shù)在控制電磁干擾策略上有著本質(zhì)的差別。 單純的抗干擾性方法在抑制干擾的思想上比較簡單，或者認(rèn)識比較膚淺，主要是思想集中在怎樣設(shè)法抑制干擾的傳播上，因此工程技術(shù)人員牌被動的地位，哪里有干擾哪里就是論事的加于解決，當(dāng)然經(jīng)驗豐富的工程師也會采取預(yù)防措施，但僅僅是根據(jù)經(jīng)驗局部的應(yīng)用，解決問題的方法也是單純的對抗的措施。 電磁兼容技術(shù)在控制干擾的策略上采取了主動預(yù)防、整體規(guī)劃和“對抗”與“疏導(dǎo)”相結(jié)合的方針。電磁兼容控制是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)該在設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計、研制、生產(chǎn)、使用與維護(hù)的各階段都充分給予考慮和實施才能有效?？茖W(xué)而先進(jìn)的電磁兼容工程管理是有效控制技術(shù)的重要組成部分。 在控制方法，除了采用眾所周知的掏干擾傳播技術(shù)外還可以采取回避和疏導(dǎo)的技術(shù)處理，空間方位分離、頻率劃分與回避、濾波、吸收等。有時采用這些簡單而巧妙的回避和疏導(dǎo)技術(shù)能夠替代昂貴且質(zhì)量、體積都較大的硬件措施，從而取得較大的抑制效果。在解決電磁干擾問題的時機(jī)上，以前往往是設(shè)備研制后期暴露出不兼容問題后，再來采取挽救修補(bǔ)的措施進(jìn)行被動的EMC控制，這種情況在電子設(shè)備發(fā)展精度日益增高的今天應(yīng)當(dāng)極力避免，因此必須在設(shè)備設(shè)計的寢階段就開展預(yù)測分析和設(shè)計，預(yù)先進(jìn)行詳細(xì)的論證和檢驗計算，并盡可能全面的規(guī)劃實施細(xì)節(jié)和步驟，把涉及到相關(guān)系統(tǒng)的電磁兼容性和可靠性設(shè)計，產(chǎn)品的維護(hù)性與產(chǎn)品的基本功能結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟硬件設(shè)計綜合考慮并同步進(jìn)行，只有這樣才有可能最大限度地減少電磁干擾，實現(xiàn)更高層次上的電磁兼容策略?？傊?，電磁兼容技術(shù)是現(xiàn)代并行工程的組成部分之一。 對電流互感器及其產(chǎn)生信號的處理 在電子式塑殼斷路器中，電流互感器是包括電源信號液吳內(nèi)的所有信號的來源，同樣也是外部干擾的主要來源。只要對互感器及信號處理正確，外部干擾就基本能解決。這部分的干擾主要有以下的表現(xiàn)形式。a、 各相流過的電流產(chǎn)生的磁場對其它相上的電流互感器產(chǎn)生干擾，使電流互感器不能準(zhǔn)確的反映實際通過電流，導(dǎo)致誤動作或不動作。b、 包括瞬間脈沖在內(nèi)的電網(wǎng)上各種騷擾信號通過電流互感器進(jìn)入控制器，導(dǎo)致主芯片判斷為大電流而導(dǎo)致誤動作，并且經(jīng)常表現(xiàn)為瞬動。c、 電網(wǎng)上的各種諧波信號隨著電流信號進(jìn)入控制器，導(dǎo)致有效信號減弱，影響測量。采取措施：a、 對電流互感器使用鋼片進(jìn)行外面屏蔽、減少磁場干擾。 屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域?qū)α硪粋€區(qū)域的感應(yīng)和輻射。具體地說。就是用屏蔽體將電子元器件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴(kuò)散；用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們收到外界電磁場的影響。屏蔽體對來自導(dǎo)線、電纜、元器件以及電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量、反射能量和抵消能量的作用。所以利用屏蔽體可以非常有效地減弱電磁干擾。 屏蔽材料選擇的原則如下：1） 干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率的金屬材料中產(chǎn)生的渦流，形成對外來電磁波的抵消作用，從而達(dá)到屏蔽的效果。2） 干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導(dǎo)磁率的材料，從而使磁力線在屏蔽體內(nèi)部，防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。3） 在某些特定場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。b、 對電流互感器產(chǎn)生的信號進(jìn)行處理，加入TVS管和濾波器件等被動元件，消除尖鋒及諧波影響。 TVS管的功能就是消除尖鋒，當(dāng)通過的信號大于額定值時，TVS表現(xiàn)為斷路狀態(tài)，使尖鋒信號不能通過，而正確合理的濾波是解決電磁干擾的一個非常重要的技術(shù)方法，電磁干擾濾波器是以能夠有效抑制電磁干擾為目標(biāo)的濾波器，常常分為信號線EMI濾波器，電源TMI濾波器，硬制板EMI濾波器，EMI濾波器以及隔離EMI濾波器等幾種，根據(jù)實際使用環(huán)境和要達(dá)到的技術(shù)要求選擇合適的濾波器。 恰當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計 有時候單純的采用屏蔽并不能很好的滿足抑制和防止干擾的要求，因此可以結(jié)合屏蔽并采取平衡措施等電路技術(shù)。平衡電路是指雙線電路中的兩根導(dǎo)線與連接到這兩根導(dǎo)線的所有電路，對地或其它導(dǎo)線都有相同的阻抗。其目的在于使兩根導(dǎo)線所接收到的干擾信號相等。這時的干擾信號噪聲由于是共模信號，可在負(fù)載上自行消失。此外，還有恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計接地網(wǎng)絡(luò)、整形電路、積分電路及選通電路等方法來抑制干擾。a、 脫扣電路 控制器的脫扣電路常因為設(shè)計不良而在受到干擾后產(chǎn)生脫扣信號，綜也可以使斷路器跳閘，這對于斷路器而言是絕對不允許的。b、 復(fù)位電路 復(fù)位信號是微處理器最為敏感的信號之一，瑞薩公司的M16系列微處理器是低電平復(fù)位的。當(dāng)RESET端出現(xiàn)低電平，從而使微處理器復(fù)位。 印制電路板的抗干擾設(shè)計 元器件、電路和地線引起的騷擾都在在印制電路板上反映出來。因此，印制電路板的電磁兼容設(shè)計非常關(guān)鍵。印制電路板的布線要合理，如采用多層板，電源與地線靠近，時鐘線，信號線與地線的距離要近等，以減少電路工作時引起的內(nèi)部噪聲。嚴(yán)格執(zhí)行印制電路板的工藝標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，模擬和數(shù)字電路分層布局，以達(dá)到板上各電路之間的相互兼容。只要印制電路板設(shè)計得當(dāng)、布局合理，就能最大程度減小控制器的內(nèi)部干擾。具體措施：a、 改雙面板為四層板，將電源和相對而言地放在中間的兩面上。b、 將模擬部分和數(shù)字部分盡量分開，模擬地和模擬地相連，數(shù)字地和數(shù)字地相連，數(shù)字的和模擬的盡量減少連接。c、 將數(shù)字部分的集成電路按運算速率分類，再盡可能將同類速率的集成電路分布在同一區(qū)域內(nèi)，減少集成電路之間的干擾。d、 信號盡量短，減少被干擾的機(jī)率。走線要平緩，盡量不出現(xiàn)大角度拐彎。減少并行線布局。e、 主芯片外接晶振要緊靠主芯片，并且在晶振周圍要少布元件，如空間足夠，應(yīng)不布元件。 正確的選擇無源器件實用的無源器件并不就是“理想”器件，其特性和理想的特性本身肯定是有差異的。實用的元件本身就是一個干擾源，因此正確的選用無源元件非常重要，應(yīng)當(dāng)充分利用這一特性對電磁干擾進(jìn)行抑制和防止。 控制器系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計 盡管采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號產(chǎn)生的原因錯綜復(fù)雜，且具有很大的隨機(jī)性，很難保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此，一般在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，還要采取軟件抗干擾技術(shù)加以補(bǔ)充，作為硬件措施的輔助手段。軟件抗干擾方法以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計的主要方法有：數(shù)字濾波、軟件陷阱、軟件“看門狗”等。 數(shù)字濾波在斷路器通電流時，為了使采樣數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，采用了數(shù)字濾波技術(shù)，最新采樣值X1加上前一次的采樣值X0然后除以二，作為顯示值Y，即Y=X1+X0/2。數(shù)字濾波的算法靈活、方法較多，其效果往往是硬件濾波電路無法達(dá)到的，既斷路器的誤動，又提高了電磁兼容性。 采用有效值計算 對于50Hz工作頻率，A/D值采樣率為一周期64點，將A/D采樣的64點數(shù)據(jù)平方和后取平均值，再取平方根值，乘以相應(yīng)的系數(shù)，就是對應(yīng)的有效值。 采用有效值計算，可以有效的抑制脈沖電流的騷擾。結(jié)論 本課題的整個控制部分采用電子電路，以微處理器作業(yè)控制核心，斷路器電流信號通過電流互感器變換為電壓信號，通過信號調(diào)理后送給微處理器變換為數(shù)字信號后進(jìn)行信號處理，實現(xiàn)精確的測量保護(hù)功能，改變了以前只能純機(jī)械、千熱磁來跳閘脫扣的分段模式，大大提高了跳閘的準(zhǔn)確性。同時以微處理器為核心的控制器具有可靠性高、集成度高、性能強(qiáng)大、抗干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點，能滿足當(dāng)前電力保護(hù)的需求，能夠滿足當(dāng)今電力應(yīng)用越來越復(fù)雜的變化。同時也是在吸收國內(nèi)外有關(guān)電子電力方面技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，運用電力系統(tǒng)的經(jīng)典理論，對電子式塑殼斷路器的控制器的測量技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，取得了較大的收獲