第8章供电设计（终）.pptVIP

* 1.1 概述 控制系统的电子电路几乎都采用由交流电源(例如220V,50Hz)变 换成直流来供电的(如24Vdc,5Vdc)。 交流电源里的噪声通过电源电路干扰了控制系统的电子电路,这是控制系统的电子电路受干扰的主要原因之一。 外来的干扰,除了通过电磁波辐射、电磁感应、静电感应和接地系统等方式外,相当部分都是通过电源进入电子电路的。在此关键部位,如采取措施将进入的干扰抑制下去,就可以取得事半功倍的效果。 电源电路本身也是一个干扰源,如电源电路产生的纹波,开关电 源产生的尖峰脉冲等,故抑制此类干扰也是控制系统抗干扰中的一个重要的问题。 1.2 控制系统的电源电路对电源的一般要求 无论是交流电源或直流电源，他们的非正常变化，如电压偏差、 频率偏差、瞬间过电压、短时中断供电，短时电压降低等现象，由于 会影响控制系统的正常工作，所以都有相应的极限规定，并依此分为 若干严酷等级。 作为电源的参比条件，[IEC 654-2：1979，工业自动化仪表工作条件 动力]的规定是： 电压偏差 ±1%； 频率偏差 ±1%； 谐波电压 ≤5%（交流电源）； 纹波电压 ≤0.2%（直流电源）。 注1： 谐波含量是各谐波电压平方之和的平方根值与电源基频电压（均方根值）之比的百分数，即 全高次谐波有效值 谐波电压= ×100% 基频基波有效值 注2： 纹波电压定义为电源电压的总交流分量（峰-峰值）与电源电压平均值之比的百分数（在额定负载下测量），即 总交流分量（峰-峰值） 纹波电压= ×100% 电源电压平均值 该标准将交流电源的偏差等级分为如下表所示。 该标准将交流电源的偏差等级（严酷度）分为如下表所示。 该标准将直流电源的偏差（严酷度）等级分为如下表所示。 控制系统所能承受的电源严酷度的等级愈高，表明控制系统对电 源的抗干扰能力愈强。 2.1 交流电源中产生浪涌干扰的主要原因 1）直接受到雷击或因雷电感应所产生的浪涌电压 浪涌电压的波型包括8/20us、10/350us、1.2/50us三种。浪涌电压的幅值最高可达1,000kV.一般通过电磁感应，在信号线间的浪涌电压可达6kV，在线-地间可达12kV。 2）由于各种电气设备在开关时产生的浪涌电压 包括电源开关的通/断、变压器、励磁电流的突然切断、三相电路的非同时投入都可以产生浪涌。该种浪涌通常为额定电压的2-4倍。 3）各种电气设备电源对地短路引起的浪涌电压 当设备电源对地短路时，可产生的浪涌通常为额定电压的2倍；在接地开放时的浪涌最高可达额定电压的4-5倍。 2.2 交流电源中产生其它噪声的主要原因 1）各种电气设备工作时所产生的干扰 如变频器，由于通过整流和逆变后，在输出电压和输出电流中含有多阶高次谐波，通过反馈污染了电网。高次谐波的幅值虽然不高，但对控制回路的影响很大。 也包括其它的高频率设备在运行时馈向电网的高频干扰。 （见“I/O信号的处理和隔离”。） 2）大负载的接通，会使交流电源电压跌落。交流电源的瞬间切换会造成电压暂断。 3）发电机运行的不稳定，会使频率发生偏离。 4）小感性负载（如继电器）的切换会产生快速瞬变脉冲群，这种干扰的特点是上升时间快，持续时间短，能量低但具有较高的重复频率。它们可能会骚扰控制系统的正常运行，但通常不大可能引起损坏。 上述的诸干扰中，最严重的是： 1）持续期短、峰值高的浪涌脉冲，特别是雷电浪涌脉冲，它可以使系统损坏； 2）长时间的电压跌落，它使系统无法正常工作。 2.3 干扰的方式 电源干扰可以以“共模”和“差模”两