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1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 低壓智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的抗干擾方法設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性和系統(tǒng)智能化要求,因此保護(hù)器的可靠運(yùn)行起著舉足輕重的作用,同時(shí)也對(duì)保護(hù)器抗外界干擾提出了比較現(xiàn)實(shí)的要求。采用Freescale公司的高性能處理器MC9S08AW60($3.8740)。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08內(nèi)核的高度節(jié)能型處理器,是款認(rèn)可用于汽車(chē)市場(chǎng)的微控制器??蓱?yīng)用在家電、汽車(chē)、工業(yè)控制等場(chǎng)合,具有業(yè)內(nèi)的EMC性能。 電源端濾波處理 利用電磁原理開(kāi)展硬件電路濾波是提高保護(hù)器EMC 的有效方法。線路如下列圖,經(jīng)熱敏電阻t、壓敏電阻RV1、電感L1、L2、
2、差模電容C1、共模電感L3、共模電容C2、C3組成的兩級(jí)濾波處理,很好的隔離了由于電源端的輸入和輸出干擾。PTC熱敏電阻器的主要用于過(guò)流過(guò)熱保護(hù),直接串在負(fù)載電路中,在線路出現(xiàn)異常狀況時(shí),能夠自動(dòng)限制過(guò)電流或阻斷電流,當(dāng)故障排除后又恢復(fù)原態(tài),俗稱(chēng)“萬(wàn)次保險(xiǎn)絲”。根據(jù)線路的工作電流來(lái)確定選擇。壓敏電阻主要用于吸收各種操作浪涌及感應(yīng)雷浪涌過(guò)壓保護(hù),以防止這類(lèi)過(guò)電壓干擾或損壞各種電路元件。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)受的浪涌電壓按照允許使用電壓和通流容量來(lái)選擇。其中,L1、L2、C1為抑制差模干擾,L3、C2、C3為抑制共模干擾。L1、L2鐵芯應(yīng)選擇不易飽和的材料及M-F特性?xún)?yōu)良的材料。按照IEC-380安全技術(shù)指標(biāo)
3、推薦,圖中元件參數(shù)的選擇范圍為:C1=0.12uF;C2、C3=2.233uF;L3為幾個(gè)或幾十毫亨,隨工作電流不同而取不同的參數(shù)值。 圖1電源端處理圖 圖2電源端未濾波處理的實(shí)驗(yàn)效果 圖3電源端濾波處理后的實(shí)驗(yàn)效果 上圖為電源端是否使用濾波器,使用瑞士TRANSIENT 2000電磁兼容測(cè)試儀1000V 100KHZ 0.75mS條件EFT群脈沖實(shí)驗(yàn),從TEXtronix TDS1012B捕抓到的信號(hào)比較,未使用濾波處理的電源輸出端產(chǎn)生了尖峰脈沖,會(huì)導(dǎo)致微處理器復(fù)位,甚至死機(jī)。 信號(hào)端處理 諧波和電磁輻射干擾會(huì)導(dǎo)致保護(hù)器誤動(dòng)作,使電氣儀表計(jì)量不準(zhǔn)確,甚至無(wú)法正常工作。在電動(dòng)機(jī)控制回路中產(chǎn)生該
4、類(lèi)干擾源為變頻器和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)講機(jī)。解決的方法有:一是信號(hào)輸入線膠合,膠合的雙膠線能降低共模干擾,由于改變了導(dǎo)線電磁感應(yīng)的磁通方向,使其感應(yīng)互相抵消。二是內(nèi)部線路處理。如下列圖,采用雙差分輸入的差動(dòng)放大器,具有很高的共模抑制比。在輸入回路中接RC濾波器、信號(hào)的輸入和輸出端使用專(zhuān)用器件、降低輸入輸出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。 圖4 信號(hào)處理電路 保護(hù)輸出端處理 輸入輸出端采用光電隔離的方法,也是可以消除共模干擾,同時(shí)在保護(hù)繼電器的的輸出端并接壓敏電阻,有效的提高了繼電器的壽命,也降低了由于外部接觸器動(dòng)作對(duì)內(nèi)部的干擾??紤]到客戶(hù)使用控制電壓的不確定性和接觸器線圈容量,確認(rèn)使用MYG14D821。
5、 圖5保護(hù)輸出電路 外部存儲(chǔ)技術(shù)和看門(mén)狗保護(hù)電路 使用外置存儲(chǔ)芯片X25043,SPI接口。微處理器內(nèi)置SPI控制模塊,方便的與該芯片接口,外部存儲(chǔ)技術(shù)保證了運(yùn)行狀態(tài)和事件的記錄。低電壓復(fù)位和外部看門(mén)狗提高了保護(hù)器的可靠性。 圖6外置存儲(chǔ)器和看門(mén)狗電路 主體與顯示單元通過(guò)RS485連接 考慮到使用環(huán)境的特殊性和要求的多樣性,主體與顯示單元之間連接也采用RS485 Modbus-Rtu協(xié)議連接,提高了顯示與控制的可靠性。保護(hù)器起著保護(hù)電動(dòng)機(jī)的重任,對(duì)它的要求是既不能誤動(dòng),也不能拒動(dòng),而且必須快速。實(shí)時(shí)多任務(wù)的調(diào)度實(shí)際是通過(guò)時(shí)間片的輪換實(shí)現(xiàn)宏觀上的多任務(wù)效果。對(duì)于保護(hù)器而言,存在著三個(gè)重要的任務(wù),等間隔的交流采樣,根據(jù)算法得到穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電量數(shù)據(jù);根據(jù)得到的數(shù)據(jù)判斷故障,故障計(jì)時(shí)、清零和脫扣輸出;人機(jī)交互界面。下列圖以一個(gè)周波T=20mS,32點(diǎn)采樣為例(考慮到快速除法),32次采樣總時(shí)間為3.2mS,數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)間為9.72mS, 計(jì)時(shí)0.36mS,則人機(jī)交互的時(shí)間為6.72mS。這樣的任務(wù)調(diào)度即滿(mǎn)足了保護(hù)實(shí)時(shí)性要求,又較快的響應(yīng)了參數(shù)設(shè)置。 圖7任務(wù)執(zhí)行關(guān)系 在對(duì)信號(hào)多次采樣的根底上,通過(guò)軟件算法提取逼近真值的數(shù)據(jù)。這種算法計(jì)算連續(xù)的周期的交流信號(hào),精度高,抗波形畸變能力強(qiáng)。在使用這種算法時(shí),也可同時(shí)采用連續(xù)平均值法、中值算法
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