一、問題背景

客戶使用我們的功率分析儀（PA）搭建伺服電機(jī)測(cè)試平臺(tái)，系統(tǒng)分為驅(qū)動(dòng)器柜、電機(jī)平臺(tái)、測(cè)控柜3個(gè)分離的機(jī)柜。PA安裝于測(cè)控柜內(nèi)，驅(qū)動(dòng)柜驅(qū)動(dòng)器輸出通過電纜連接到電機(jī)平臺(tái)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上安裝扭矩傳感器，傳感器所有連接線引到測(cè)控柜，由柜內(nèi)電源供電，傳感器輸出信號(hào)接入PA電機(jī)測(cè)量單元扭矩BNC接口。傳感器輸出100kHz±50kHz脈沖對(duì)應(yīng)0±5Nm扭矩。

調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)器上電但未開啟輸出，電機(jī)轉(zhuǎn)軸處于自由靜止?fàn)顟B(tài)，測(cè)量到一個(gè)較大的值。用示波器測(cè)量傳感器輸出，發(fā)現(xiàn)100kHz脈沖上每個(gè)幾個(gè)周期出現(xiàn)一些尖峰振蕩，經(jīng)過比較器后多了些脈沖，導(dǎo)致測(cè)頻結(jié)果高于100kHz。那么干擾信號(hào)從何而來？首先懷疑是驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器斷電干擾消失。把傳感器電纜從傳感器處拔出，100kHz和干擾都沒有了。證明干擾由驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生，通過驅(qū)動(dòng)器輸出線、電機(jī)、扭矩傳感器及連線耦合到PA。

二、解決問題

這一款驅(qū)動(dòng)器比較特殊，變頻器不輸出時(shí)內(nèi)部開關(guān)管依然處于工作狀態(tài)，相比其它變頻器這款干擾很大。分析其噪聲模型如下圖所示，驅(qū)動(dòng)器輸出共模電壓，繞組與機(jī)殼間存在寄生電容C1，機(jī)殼與傳感器電路有寄生電容C2，形成傳導(dǎo)路徑，電機(jī)和傳感器殼體作為中間導(dǎo)體雖然接地，不過驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、測(cè)控柜距離較遠(yuǎn)，接地線阻抗高中間導(dǎo)體電位并不為零，仍有高頻共模電流通過電纜進(jìn)入PA。PA扭矩輸入是BNC型端子，內(nèi)部電路地對(duì)機(jī)殼多少有一些空間雜散電容C3（約幾十pF），共模電壓在兩信號(hào)線產(chǎn)生不對(duì)稱的電流，從而在線路阻抗上轉(zhuǎn)化為差模電壓疊加在正常信號(hào)中。

從安全方面考慮，三個(gè)機(jī)柜都必須接大地，強(qiáng)電線路與信號(hào)線分開避免干擾這些都是要遵循的基本原則。實(shí)際機(jī)柜間位置較遠(yuǎn)，接地對(duì)于高頻干擾改善不多，只作為安全措施。解決這種問題一般考慮是從干擾源、傳播路徑、敏感設(shè)備三方面著手。驅(qū)動(dòng)器和PA是成型的設(shè)備，不便于改動(dòng)，考慮從傳播路徑入手，使用多芯屏蔽電纜連接扭矩傳感器到測(cè)控柜，傳感器端屏蔽層連接到傳感器外殼，也與電機(jī)平臺(tái)連通，另一側(cè)屏蔽層接到測(cè)控柜機(jī)殼。最初的時(shí)候屏蔽層通過一根較長(zhǎng)的線連接到測(cè)控柜，發(fā)現(xiàn)并沒有改善，最后使用銅片將整根線壓到機(jī)柜，干擾得到很大衰減。