李維維

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域也隨之有了巨大的進(jìn)步，另一方面，工業(yè)的進(jìn)步也對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極的推動(dòng)作用。在工業(yè)領(lǐng)域中，電機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)的必備設(shè)施之一，其重要作用不可小覷。電機(jī)有很多種類，其中，PG電機(jī)是本文將研究的對(duì)象。所有的電機(jī)在使用的時(shí)候難免會(huì)受到很多不良因素的影響，PG電機(jī)也不例外，實(shí)際工作中的干擾對(duì)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)效率和穩(wěn)定性都有很大影響，大大降低了電機(jī)的工作效率，進(jìn)而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作造成阻礙。如何找到這些干擾PG電機(jī)穩(wěn)定工作的因素并且有針對(duì)性的加以解決，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，是當(dāng)前急需我們重視并且解決的重要問題。

【關(guān)鍵詞】PG電機(jī)；電機(jī)控制；抗干擾能力

0 前言

PG 電機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域使用的主要電機(jī)之一，其主要是利用電機(jī)正常工作時(shí)設(shè)備發(fā)出的反饋信號(hào)來預(yù)測(cè)電機(jī)運(yùn)行的速度以及檢測(cè)電源的過零信號(hào)進(jìn)行斬波，然后實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的有效控制。 然而，被干擾影響的反饋信號(hào)和過零檢測(cè)信號(hào)會(huì)對(duì)電機(jī)的控制造成不利的消極作用，這種影響可能會(huì)引起電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)速度忽高忽低的現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，同時(shí)影響產(chǎn)品使用的舒適性。對(duì)此，本文分析和闡述了PG電機(jī)工作中可能出現(xiàn)的停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者是不穩(wěn)定狀態(tài)， 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(jī)的工作效率和穩(wěn)定性。

1 概述PG電機(jī)控制的抗干擾能力

1.1 簡(jiǎn)述PG 電機(jī)基本控制原理

單片機(jī)利用過零檢測(cè)信號(hào)得到計(jì)算時(shí)間的基本標(biāo)準(zhǔn)，與當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)速度反饋信號(hào)以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速計(jì)算出的對(duì)應(yīng)的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)運(yùn)用脈寬調(diào)制 PWM 手段控制可控硅開關(guān)以達(dá)到控制調(diào)節(jié)導(dǎo)通相位角和導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)交流 PG 電機(jī)的速度控制。

1.2 討論EFT工作機(jī)理對(duì) PG 電機(jī)的影響

EFT是指電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)，是EMC實(shí)驗(yàn)的一部分。主要目的是檢測(cè)被測(cè)設(shè)備的各接線端口在遭受快速瞬變脈沖群干擾時(shí)的抗干擾能力及抗干擾特性。干擾的特點(diǎn)是幅值高、上升時(shí)間短、高重復(fù)率及低能量。單個(gè)脈沖的能量較少，其產(chǎn)生的影響也較小。然而脈沖群干擾信號(hào)會(huì)造成工作設(shè)施線路結(jié)電容充電，當(dāng)其上的能量聚集到一定數(shù)量以后，就會(huì)導(dǎo)致線路甚至是整個(gè)系統(tǒng)的錯(cuò)誤行動(dòng)。所以線路發(fā)生錯(cuò)誤常常需要一定的時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)具有相當(dāng)程度的偶發(fā)性，不能確保其間隔的頻率是多少，線路必然會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，尤其是在測(cè)試電壓達(dá)到臨界點(diǎn)周圍的時(shí)候。同時(shí)難以斷定到底是分別施加脈沖，還是同時(shí)施加脈沖工作設(shè)施更加可能會(huì)失去效力。而且要想總結(jié)出工作設(shè)施對(duì)于正向和負(fù)向脈沖那個(gè)靈敏度更高也十分不容易。第一需要根據(jù)情況分析可能擾亂的注入手段：EFT 擾亂信號(hào)是根據(jù)耦合去耦網(wǎng)絡(luò)中的 33nF 的電容耦合到主電源線上方，但是信號(hào)或操控電纜是利用電容耦合夾產(chǎn)生的擾亂，等效電容是 100pF。針對(duì)33nF的電容，它的停止頻率為 100K，即超過100kKHz的擾亂信號(hào)能夠經(jīng)過；但100pF 的電容，通過頻率是30MHz，只有超過30MHz 頻率的干擾經(jīng)過。電力快速脈沖的干擾波形為 上升時(shí)間5ns/持續(xù)時(shí)間50ns，脈沖重復(fù)頻率 5K或2.5KHz，脈沖群持續(xù)時(shí)長(zhǎng)為15ms，脈沖群周期為300ms。按照傅立葉轉(zhuǎn)變，它的頻譜是由5K到100MHz 的離散譜線，每根譜線的長(zhǎng)度是脈沖的重復(fù)頻率。在 EFT檢測(cè)且PG 電機(jī)工作的時(shí)候，通過手持電機(jī)的外部，通?？梢愿惺艿诫姍C(jī)有很大幅度的震顫，并且轉(zhuǎn)動(dòng)的速速會(huì)有顯著的降低。利用示波器檢測(cè)可以看出，在 EFT的擾亂之中，MCU 的兩個(gè)輸入引腳：也就是霍爾傳感器的輸入和過零檢測(cè)信號(hào)的輸入都有不少的尖峰干擾，PG 電機(jī)輸出的電壓波形也發(fā)生了露波。根據(jù)上述判斷，EFT在試驗(yàn)的時(shí)候，過零信號(hào)以及PG 反饋信號(hào)被EFT 實(shí)驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生的周期性脈沖群嚴(yán)重?cái)_亂，程序會(huì)在理論計(jì)算外的其他位置進(jìn)入過零中斷和反饋中斷，計(jì)入多余的反饋脈沖，同時(shí)對(duì)過零檢測(cè)信號(hào)來說，將直接導(dǎo)致觸發(fā)固態(tài)繼電器的脈沖消失，即PG電機(jī)控制信號(hào)失常。

1.3 分析控制系統(tǒng)中的主要干擾因素

控制系統(tǒng)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?yàn)殡娏W(wǎng)、雷電設(shè)施、雷達(dá)等造成的，是一種輻射干擾，它的分布區(qū)域十分廣泛，不易查詢。當(dāng) PLC操控體系設(shè)定在射頻區(qū)域內(nèi)時(shí)，一定會(huì)被輻射所擾亂，它的干擾方式如，電磁場(chǎng)直接對(duì) PLC 體系的內(nèi)部造成輻射破壞，經(jīng)過電路感應(yīng)造成擾亂。還有一種是內(nèi)部型干擾，即PLC操控體系內(nèi)部元件和電路之間產(chǎn)生的電磁輻射，一般表現(xiàn)方式為邏輯電路相互輻射與其對(duì)模擬電路的影響、模擬地與邏輯地相互產(chǎn)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(jī)控制的抗干擾能力的分析設(shè)計(jì)

2.1 探究PG電機(jī)控制的改進(jìn)方案及分析

在給硬件進(jìn)行排版的時(shí)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(hào)，然而由于 LAYOUT空間制約，硬件的改觀大多數(shù)時(shí)候依舊不好。當(dāng)前有一種使用軟件濾波的手段對(duì)擾亂信號(hào)加以過濾，以對(duì)抗擾亂電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的情況。程序運(yùn)用到的中斷分為三種，一種是過零中斷，另一種是PG 電機(jī)速度反饋中斷，還有一種是過零延長(zhǎng)時(shí)間到中斷。運(yùn)用到的軟件濾波包括很多種，主要是PG 反饋中斷處理函數(shù)里當(dāng)“檢測(cè)到PG反饋信號(hào)標(biāo)志”為1，同時(shí)反饋端口是低電平，而且“1.5ms 計(jì)時(shí)”達(dá)到，那么就認(rèn)定其反饋有效。隨后根據(jù)“計(jì)算的反饋速度”、“轉(zhuǎn)速差”、以及“轉(zhuǎn)速差值變化情況”調(diào)節(jié)斬波值和驅(qū)動(dòng)脈寬。

2.2 分析應(yīng)用注意事項(xiàng)

PG電機(jī)控制抗干擾能力的分析和設(shè)計(jì)中有三點(diǎn)問題需要注意，首先包括在主循環(huán)里檢測(cè)有反饋標(biāo)志同時(shí)反饋端口是高電平，那么需要做的是及時(shí)清0反饋標(biāo)志，清零1.5ms 計(jì)時(shí)，不加以斬波調(diào)節(jié)。其次是電機(jī)在運(yùn)行過程中可能會(huì)發(fā)生這樣的情況，在主循環(huán)到來時(shí)少于1.5ms 的狀況下，就必須要等到再一次主循環(huán)。但是主循環(huán)的時(shí)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)一些改變，當(dāng)出現(xiàn)例如遙控信號(hào)等類似的外部擾亂時(shí)，會(huì)大于等于5ms，因此針對(duì)高速時(shí)存在6、7ms后 PG 反饋的時(shí)候，容易產(chǎn)生濾掉有效反饋的問題，引發(fā)計(jì)算的轉(zhuǎn)速較低，真實(shí)的轉(zhuǎn)速提高的狀況。所以在實(shí)踐中，針對(duì)1.5ms延時(shí)問題，使用者需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自行調(diào)整。第三點(diǎn)就是針對(duì)速度反饋計(jì)算這一階段，不但程序相對(duì)長(zhǎng)，而且會(huì)反復(fù)使用到反饋中斷里的時(shí)間值，為防止反饋中斷的時(shí)間值變量在速度計(jì)算時(shí)不斷刷新而引起不正確的速度計(jì)算，提議在主循環(huán)里只存入一次反饋中斷的時(shí)間值變量。

3 結(jié)語

工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的作用，而在工業(yè)領(lǐng)域中，電機(jī)起著不可小覷的關(guān)鍵意義，為了能夠提高PG的電機(jī)抗干擾能 力，使用過硬件加以濾波設(shè)計(jì)取得的效果并不好，然而，按照控制程 序的改善，提高對(duì)擾亂信號(hào)的鑒別以及處理，能取得較好的效果，使電機(jī)具有很高的抗干擾能力，在保持成本低廉的同時(shí)，還具有極高的實(shí)踐可行性。

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[責(zé)任編輯：張濤]endprint