|伺服系统中的电磁兼容性风险评估与干扰抑制技

        3.来自系统外部的传导干扰

        ● 所使用的电网中可能会由于主要的电力系统开关瞬态及雷电瞬态产生的浪涌干扰；浪涌的能力相对较大，极有可能把没有防护的机器人的电源部分打坏。

        ● 由导体中的工频电流产生的，或由附近的其他装置（如变压器的漏磁通）所产生的工频磁场干扰。一般会影响机器人的采集传输数据的准确性，影响机器人的正常工作。

        ● 由电网（主要是短路）或负荷突然出现大的变化引起的。在某些情况下会出现两次或多次连续的暂降或中断，会引起机器人内部某些电路复位不成功、数据保存出错。由来自射频发射机的电磁场，该电磁场可能作用于连接安装设备的整个电缆上。通过线缆传导的方式可能会影响机器人的正常工作。

        ● 当人体携带的静电靠近或接触机器人时对机器人的放电，也可能会影响机器人的正常工作，元器件打坏等等。

        4.系统向空间的发射

        在机器人内部，开关电源和伺服驱动器内部的整流部分多采用非线性整流二极管，其产生的谐波电流势必会引起网侧电压的畸变。其中谐波电流引起的差模电流为导线直接耦合的方式在电气线路中传输，共模电压则通过和寄生电容之间的容性耦合形成共模干扰回路。同时功率模开关所产生的高频的电磁噪声则通过能量辐射的形式对外线路产生干扰。

        四、医疗机器人的干扰抑制技术

        1.布局

        电柜设计必须使用金属材料，根据EMC的区域原则，合理的布局。将不同的设备规划在不同的区域中，伺服驱动器单元应尽量靠近安装在柜子的底部，使用接地金属隔离板将区域隔离，或者独立安装在金属电柜中。

        电柜中保证良好的通风和散热，不要阻挡风扇的正常流通。

        电柜中布线应强弱分开，信号线和动力线要分开走线。

        AC接触器和DC继电器安装要远离I/O部件和信号电缆，并且要使用正确的RC抑制组件和二极管，减少线圈吸合时噪音污染。

        2.接地

        合理和可靠的接地是解决传导性干扰最为有效的方法，同时也会消除共模干扰的影响。错误的接地不但不能减少干扰，反而成为干扰的“帮凶“。

        接地根据用途分类可以分为信号地、屏蔽地、保护地。

        电柜中所有的电气组件接地端子（变频器、PLC）都要使用短而粗的接地线可靠的连接到公共接地点或者接地母排PE上。

        机器人的框架的连接处不要有油漆隔离，实现有效连接后，接入系统地PE，有效的接地，可以减少脉冲群、辐射骚扰的影响。

        3.滤波

        总电源和各分支电源输入（AC380/220V）的滤波，主要使用EMI滤波器和磁环。

        DC电源输出的滤波，EMI滤波器和磁环。

        驱动器的输入的滤波，EMI滤波器和磁环。

        PCB的滤波，主要是低频和高频滤波，使用共模电感，RC，磁珠等。
 

▲信号端口滤波器
 

▲电源高频滤波器
 

        电机噪声滤波

        有刷电机在转动的过程中，碳刷在不断的拉电弧，电弧产生高频噪声。高频噪声通过电机引线及外壳缝隙往外辐射。电机金属外壳能对内部辐射噪声进行反射和吸收。抑制噪声往外辐射。虽然这样还是会有很多辐射噪声通过电机引线往外辐射。因此我们对电机的辐射整改更多的是针对电机引线进行处理。重点介绍BDL滤波器在电机的运用。
 

▲某24V/27W信号直流马达未使用BDL EMI滤波器前测试数据
 

▲使用1206，100nF BDL EMI滤波器后的测试数据
 

        4.屏蔽

        伺服驱动放大器单元到电机动力电缆应使用金属屏蔽层的电缆，电缆线应该尽量的短，同时屏蔽层用金属夹子将电线屏蔽层固定在接地的安装板上，以避免功率损耗，减少干扰。电柜通风开了要使用密集金属网络，切口越小越好。因为狭孔可能在电柜中辐射高频座号。电柜的柜门和电缆的进线口要可靠接地，避免电柜内部的干扰磁场通过屏蔽电缆泄漏出去。柜门要使用有传导性的密封垫，紧贴柜体。

        伺服驱动、通信口，PC以及液晶显示器进行有效的屏蔽，可有效减少EMI的影响。

        五、结束语

        控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，只有设计工程师在设计过程中做到“未雨绸缪，防微杜渐”，坚持“预防是最有效、最经济的方法”的准则，来综合和全面的考虑各方面的因素，才能够有效地避免系统干扰的的发生，从而保证设备稳定可靠的运行。