PG电机控制的抗干扰能力的分析设计

李维维

【摘 要】随着我国经济的不断发展，我国的工业领域也随之有了巨大的进步，另一方面，工业的进步也对我国经济的发展有着积极的推动作用。在工业领域中，电机作为工业生产的必备设施之一，其重要作用不可小觑。电机有很多种类，其中，PG电机是本文将研究的对象。所有的电机在使用的时候难免会受到很多不良因素的影响，PG电机也不例外，实际工作中的干扰对电机的正常运转效率和稳定性都有很大影响，大大降低了电机的工作效率，进而对整个系统的正常工作造成阻碍。如何找到这些干扰PG电机稳定工作的因素并且有针对性的加以解决，提高工业生产的效率，是当前急需我们重视并且解决的重要问题。

【关键词】PG电机；电机控制；抗干扰能力

0 前言

PG 电机是工业生产领域使用的主要电机之一，其主要是利用电机正常工作时设备发出的反馈信号来预测电机运行的速度以及检测电源的过零信号进行斩波，然后实现对电机转动速度的有效控制。 然而，被干扰影响的反馈信号和过零检测信号会对电机的控制造成不利的消极作用，这种影响可能会引起电机停止转动或者转动速度忽高忽低的现象，会严重影响系统的稳定工作，同时影响产品使用的舒适性。对此，本文分析和阐述了PG电机工作中可能出现的停止转动或者是不稳定状态， 并且给出具体的抗干扰措施来改善硬件和软件等问题，提高电机的工作效率和稳定性。

1 概述PG电机控制的抗干扰能力

1.1 简述PG 电机基本控制原理

单片机利用过零检测信号得到计算时间的基本标准，与当前转动速度反馈信号以及目标转速计算出的对应的反馈数据进行比对，同时运用脉宽调制 PWM 手段控制可控硅开关以达到控制调节导通相位角和导通时长，实现交流 PG 电机的速度控制。

1.2 讨论EFT工作机理对 PG 电机的影响

EFT是指电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，是EMC实验的一部分。主要目的是检测被测设备的各接线端口在遭受快速瞬变脉冲群干扰时的抗干扰能力及抗干扰特性。干扰的特点是幅值高、上升时间短、高重复率及低能量。单个脉冲的能量较少，其产生的影响也较小。然而脉冲群干扰信号会造成工作设施线路结电容充电，当其上的能量聚集到一定数量以后，就会导致线路甚至是整个系统的错误行动。所以线路发生错误常常需要一定的时长，同时具有相当程度的偶发性，不能确保其间隔的频率是多少，线路必然会发生错误，尤其是在测试电压达到临界点周围的时候。同时难以断定到底是分别施加脉冲，还是同时施加脉冲工作设施更加可能会失去效力。而且要想总结出工作设施对于正向和负向脉冲那个灵敏度更高也十分不容易。第一需要根据情况分析可能扰乱的注入手段：EFT 扰乱信号是根据耦合去耦网络中的 33nF 的电容耦合到主电源线上方，但是信号或操控电缆是利用电容耦合夹产生的扰乱，等效电容是 100pF。针对33nF的电容，它的停止频率为 100K，即超过100kKHz的扰乱信号能够经过；但100pF 的电容，通过频率是30MHz，只有超过30MHz 频率的干扰经过。电力快速脉冲的干扰波形为 上升时间5ns/持续时间50ns，脉冲重复频率 5K或2.5KHz，脉冲群持续时长为15ms，脉冲群周期为300ms。按照傅立叶转变，它的频谱是由5K到100MHz 的离散谱线，每根谱线的长度是脉冲的重复频率。在 EFT检测且PG 电机工作的时候，通过手持电机的外部，通常可以感受到电机有很大幅度的震颤，并且转动的速速会有显著的降低。利用示波器检测可以看出，在 EFT的扰乱之中，MCU 的两个输入引脚：也就是霍尔传感器的输入和过零检测信号的输入都有不少的尖峰干扰，PG 电机输出的电压波形也发生了露波。根据上述判断，EFT在试验的时候，过零信号以及PG 反馈信号被EFT 实验设备产生的周期性脉冲群严重扰乱，程序会在理论计算外的其他位置进入过零中断和反馈中断，计入多余的反馈脉冲，同时对过零检测信号来说，将直接导致触发固态继电器的脉冲消失，即PG电机控制信号失常。

1.3 分析控制系统中的主要干扰因素

控制系统中的干扰因素主要有两种，首先是空间辐射干扰因素，这大多是因为电力网、雷电设施、雷达等造成的，是一种辐射干扰，它的分布区域十分广泛，不易查询。当 PLC操控体系设定在射频区域内时，一定会被辐射所扰乱，它的干扰方式如，电磁场直接对 PLC 体系的内部造成辐射破坏，经过电路感应造成扰乱。还有一种是内部型干扰，即PLC操控体系内部元件和电路之间产生的电磁辐射，一般表现方式为逻辑电路相互辐射与其对模拟电路的影响、模拟地与逻辑地相互产生的影响和各元器件间的相互使用不匹配等。

2 探究PG电机控制的抗干扰能力的分析设计

2.1 探究PG电机控制的改进方案及分析

在给硬件进行排版的时候，在距离 MCU 芯片位置最近的输入引脚上串连 RC 滤波，通过低通滤波后能够制约一些高频的扰乱信号，然而由于 LAYOUT空间制约，硬件的改观大多数时候依旧不好。当前有一种使用软件滤波的手段对扰乱信号加以过滤，以对抗扰乱电机稳定运行的情况。程序运用到的中断分为三种，一种是过零中断，另一种是PG 电机速度反馈中断，还有一种是过零延长时间到中断。运用到的软件滤波包括很多种，主要是PG 反馈中断处理函数里当“检测到PG反馈信号标志”为1，同时反馈端口是低电平，而且“1.5ms 计时”达到，那么就认定其反馈有效。随后根据“计算的反馈速度”、“转速差”、以及“转速差值变化情况”调节斩波值和驱动脉宽。

2.2 分析应用注意事项

PG电机控制抗干扰能力的分析和设计中有三点问题需要注意，首先包括在主循环里检测有反馈标志同时反馈端口是高电平，那么需要做的是及时清0反馈标志，清零1.5ms 计时，不加以斩波调节。其次是电机在运行过程中可能会发生这样的情况，在主循环到来时少于1.5ms 的状况下，就必须要等到再一次主循环。但是主循環的时长会出现一些改变，当出现例如遥控信号等类似的外部扰乱时，会大于等于5ms，因此针对高速时存在6、7ms后 PG 反馈的时候，容易产生滤掉有效反馈的问题，引发计算的转速较低，真实的转速提高的状况。所以在实践中，针对1.5ms延时问题，使用者需要根据实际情况进行自行调整。第三点就是针对速度反馈计算这一阶段，不但程序相对长，而且会反复使用到反馈中断里的时间值，为防止反馈中断的时间值变量在速度计算时不断刷新而引起不正确的速度计算，提议在主循环里只存入一次反馈中断的时间值变量。

3 结语

工业产业的发展对我国经济发展有着重要的作用，而在工业领域中，电机起着不可小觑的关键意义，为了能够提高PG的电机抗干扰能 力，使用过硬件加以滤波设计取得的效果并不好，然而，按照控制程 序的改善，提高对扰乱信号的鉴别以及处理，能取得较好的效果，使电机具有很高的抗干扰能力，在保持成本低廉的同时，还具有极高的实践可行性。

【参考文献】

[1]郭道林，王庆光.浅谈电气控制与PCL控制系统原理及实际应用[J].中国电力工程，2012（07）：79-82.

[2]吴伟宾，张志刚，方植彬.PG电机控制的抗干扰能力的分析设计[J].中国家用电器技术大，2011（07）：332-337.

[责任编辑：张涛]endprint