高压变频器的信号传递技术

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备三要素：电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统。电磁干扰源不在本文的讨论范围之内，本文主要从切断电磁干扰途径和降低系统对电磁干扰的敏感性两个方面讨论高压变频器的信号传递技术。高压变频器主要从以下几个方面来保障信号传递技术的。

（1）在设计系统时选择抗干扰性强的信号传递技术，如优先考虑数字型与电流型信号。数字信号的抗干扰能力远远强于模拟信号。除测量用模拟信号外，在数字信号满足信号传输速度的前提下应优先考虑采用数字信号。恶劣的电磁环境对信号电缆的影响主要是产生共模电压干扰，电流型信号在传输通路中不会出现在同一回路中各点电流大小不一致的问题，有很强的抗感应式干扰的能力，推荐采用工业上常用的4-20mA信号。
　　

（2）当传递数字信号或电平信号时，采用光纤作为传输介质传递信号。以光波的形式传递信号，可以从根本上杜绝信号在传输过程中所受干扰；信号在光纤中以光速传输，光纤传输信号速度快；采用光纤可以节省有色金属-铜，比电缆传输信号经济。
　　

（3）隔离，隔离是切除电磁辐射和传导干扰的有效方法，可以避免干扰信号传入下一级信号处理电路。隔离是指切断信号的电气传播途径，在信号传输的过程中利用光或磁来耦合输入信号。隔离可分为对模拟信号的隔离和对数字信号的隔离两种信号隔离方法。常用的模拟信号的隔离措施为隔离放大器和隔离变压器。常用的数字信号隔离方法为采用光电耦合器，光电耦合器分普通型和高速型两种。图1（a）为模型信号隔离放大器ISO124原理图，（b）为双通道高速数字信号光电耦合器原理图。将不同种类的信号线隔离铺设（不在同一电缆槽中或在同一电缆槽中用金属隔板隔开），可以根据信号不同类型将其按抗噪声干扰能力分类铺设。
　　

（4）屏蔽是限制内部的电磁能量越出某一区域和防止外来的能量进入某一区域。一般常用于隔离和衰减辐射干扰，屏蔽的实质是由具有良好导电性能的金属材料制成的一个全封闭的壳体。在高压变频器中传输电信号时均需采用屏蔽电缆，在使用中需要注意以下几点：①屏蔽体单端接地，有时也称为静电屏蔽。屏蔽层靠近变频器的一端，应接控制电路的公共端（COM），但不要接到变频器的接地端（E）或大地，如图2所示。②当干扰电场很强而电路灵敏度又高时，可采用双层屏蔽。注意：内外屏蔽层之间只能一点连接，且要加滤波电路，两层之间距离应尽可能大。③为防止空间电磁波对高灵敏度接收调和的干扰，可采用金属网屏蔽室。
　　

（5）接地。接地的作用概括起来只有两种：保护人和设备不受损害的保护接地和为了抑制电磁干扰的接地即工作接地。在此只讨论工作接地的问题，工作接地是为了使变频控制系统及与之相连的仪表均能可靠运行并保证测量和控制精度而设的接地。在高压变频器信号传递中需要考虑信号回路接地、屏蔽接地，高压变频器用于石化或其他防暴系统中还有本安接地的问题。