电力电子装置的抗干扰技术(卷名：电工)
anti-interference technique in power electronic equipment
电力电子装置是一种大功率电能变换装置，它的安装使用现场都不可避免地存在严重的电磁干扰。强烈的干扰信号窜入电力电子装置中除直接造成电力电子器件误动作外，主要干扰装置的控制电路，导致电力电子装置的误动作。为保证电力电子装置安全、可靠地运行，必须在设计和制造时采取有效的抗干扰措施。
干扰信号与干扰途径 电力电子装置的干扰信号主要有5种:①工频干扰信号。工频电网虽然频率较低， 但电压、电流容量较高，而且工频电网配电线路分布面广，高压电器设备的电场干扰，大电流母线造成的磁场干扰，大功率电器设备起动和制动时对共用电力变压器的冲击所造成的电网电压大幅度波动和畸变等都可能干扰电力电子装置的正常工作。②现场各种用电设备的开关操作，接触器、继电器分合时线圈和触头会产生严重的干扰信号，电接触、电焊机等火花放电能产生频域很宽的电磁波干扰等。③电网中由于高压开关操作或故障，以及雷击等所产生的过电压尖峰经由电网传递到电力电子装置。④电力电子装置本身的大功率器件开关过程引起大功率电路中电流、电压的突变，从而成为对其他电力电子器件和本装置的控制、检测、保护电路的干扰。⑤控制电路内部各部分之间通过分布电容、分布电感或共用直流稳压电源的内阻和共用接地线阻抗的耦合引起的互相干扰等。
干扰信号进入电力电子装置的途径有3种:①通过导线之间的分布电容、分布电感和互感耦合进入电路。②以电流在导线电阻、共用电源的内阻以及接地电阻上产生的压降的方式进入电路各部分。③电磁脉冲和高频干扰信号以电磁辐射的形式进入电路。
抗干扰措施 电力电子装置需针对干扰信号源及干扰信号进入装置电路的途径采取抗干扰措施。通常采用的措施有以下8种。
①抑制干扰源干扰信号的强度。完全消除干扰源的干扰信号是不可能的。但采取一定的措施可使干扰信号的强度大大减弱，从而减少其对电力电子装置的干扰作用。例如交流接触器和交流继电器的线圈上并联电容，可吸收操作过电压；直流接触器和直流继电器线圈上反接二极管，可消除分断线圈时的干扰信号；继电器、接触器触头并联电容，可减小触头通断时的电火花干扰;交流电源进线并接阻容吸收电路可吸收电网电压尖峰，从而减少其对电力电子装置的干扰作用等。
②合理布线以减小导线之间的分布电容、分布电感和互感，防止干扰信号窜入。交流线和直流线，强电线与弱电控制线应分开，输入线与输出线亦应分开，尽量不要并行布线。合理布置各种元、器件，使引线最少、最短。采用集成电路作为控制电路元件可减少电路中的引线从而提高抗干扰性能。印刷线路板的排线亦应考虑按上述原则设计。重要的信号线、控制线应采用屏蔽线或采用绞线。
③实施电磁屏蔽。将电路用低阻材料密封起来可有效地防止以电磁波和电磁感应的方式传递的干扰信号。高导磁材料屏蔽可大大减小低频磁场的影响，屏蔽层的可靠接地可减弱静电感应干扰信号。电力电子装置中一些重要的控制电路可采用铜箔等低阻材料密封，整个控制电路常单独安装在专门的金属柜内予以屏蔽，电源变压器、隔离变压器等的原副绕组之间可采用金属屏蔽层（图1）。
④良好的接地和正确地选择接地点。接地分为共地式和浮地式二种。共地式是控制电路的公共零线与电力电子装置柜子外壳都接到公共的地线上。浮地式是公共零线不与外壳相联接，这样可消除经地线阻抗耦合而来的干扰。正确良好的接地指接地线阻抗应尽可能小，并应正确地选择控制电路各部分接地点的位置，以减小各部分之间通过地线阻抗耦合而引起的干扰。
⑤加强电路本身的抗干扰能力。电路设计时应选用抗干扰性能好的电子元件。例如采用高阈值电压的集成电路HTL，CMOS；采用触发功率大的晶闸管；在信号入端加上适当的滤波器，以提高抗干扰能力。在电路中易引入干扰的部位可适当并联电容，利用电容电压不能突变的特性抑制干扰。例如，晶闸管的控制极和阴极之间并联一定的电容(0.1～1mf)可防止晶闸管的误触发等。
⑥控制电路共用直流稳压电源时，电路各部分应单独引线，防止共用引线阻抗压降引起各部分电路互相干扰。电源输出端滤波电容器的电容量应足够大，各部分电路电源输入端应加高频旁路电容C0和RC低频退耦电路(图2)，
其中R、C和C0应按实际电路选取。例如取R＝10Ω时，可取C＝100μf，C0=0.01μf。⑦在信号强度允许条件下尽可能降低各单元电路的输入阻抗和输出阻抗。这样可使干扰信号得到衰减，提高电路的抗干扰性能。
⑧必要时可采用变压器耦合、光电耦合器、光电触发系统等隔离手段，将控制电路与信号源或控制电路与电力电子装置主电路等在电路上隔离，防止干扰信号的窜入。
干扰问题是一个比较复杂的问题，即使在电路设计、总体结构布置、屏蔽措施、安装布线等方面充分考虑了防干扰措施，在现场调试过程中仍可能发现干扰现象，需仔细寻找干扰的原因并设法解决。