作为一个工程产品，除了性能指标要满足要求外，能否经受住恶劣的工业环境的考验，抑制各种意想不到的干扰，也是衡量产品好坏的重要标准。特别是大功率电机调速设备，由于设备本身不可避免地要给电网带来谐波污染，电气开关产生的电火花也会带来严重的空间干扰；此外，电路设计不合理以及测试设备运用不当也会引入出人意料的干扰，造成系统不能可靠运行。以下是在硬件设计和系统调试过程中遇到的一些干扰问题以及对解决方案的一些探讨。

1.电源干扰问题

在系统调试过程中遇到的最大问题便是电源的抗干扰问题。在电路板的设计时，按常规的抗干扰设计，如直流电源电容滤波、各芯片电源进线加去耦电容以及地线的布法，这些都只能保证在输入直流基本不受干扰的情况下起作用。但如果系统在满电压运行时，由于整流或逆变产生的电压尖峰引入直流电源后产生的干扰，这些设计就无能为力了。由于大多数干扰来源于电源，所以要提高系统的抗干扰能力，首先应采取措施提高电源对尖峰电压的抗干扰能力，并消除来自地线的干扰。

在系统运行实验时可以发现，一般当主电路电压加高至350V左右时，电机数字控制系统容易出现误保护动作、PWM信号受干扰以致出现系统发脉冲错误。而当电压降至300V以下时，这些现象又消失了。这说明干扰来自电机运行时产生的电压尖峰，当电压升高时，这些电压尖峰也随之升高，以致干扰了控制系统。采用普通的线性电源，抗干扰的能力较差，用数字示波器可以捕捉到这些电源在受到干扰时产生的电压毛刺，当这些毛刺足够大时，将影响到系统的正常运行。用抗干扰性能较好的开关电源供电，效果并不明显。为了减小来自电源的干扰，在控制电源的进线侧串入了三级电源滤波器，与不串电源滤波器相比，在抑制电源干扰毛刺方面有一定效果，但这也不能彻底解决电源干扰问题。交流电源滤波器的电路结构如图2-22所示。

图2-22 电源滤波器电路结构

控制系统的地线接法对干扰有明显的抑制作用。目前最好的办法是采用DC_- DC电源给控制系统供电，并采用隔离运算放大器，将数字地与模拟地完全隔离。由于DC-DC模块内部采用高频技术，能够较好地滤除干扰，同时内部地与外界地完全隔离，减少干扰引入的可能性。隔离运算放大器将外部采样信号与控制系统内部完全隔离，使地线引入的干扰降至最低。

2.检测信号中的抗干扰设计

检测信号电路的抗干扰能力对系统整体可靠性也有着重要的影响，特别是像整流同步信号、位置同步信号以及故障信号，这些都是关系到控制系统能否正常运行的量测信号的抗干扰能力。在系统调试中，可以通过对信号处理电路的改进，进一步提高系统的抗干扰能力和可靠性。(www.daowen.com)

图2-23 改进前光耦合器隔离电路

图2-24 改进后光耦合器隔离电路

如晶闸管电源同步信号在进入主控单元时都要经过光耦合器隔离，以保护主控单元在外部高压意外窜入I/O单元时不受损坏。光耦合器对信号中的毛刺干扰本来会有一定的抑制隔离作用，但若使用不当，反而会引入干扰。一般电路设计时，整流同步信号与光耦合器的连接电路如图2-23所示。LM311为OC（光耦合）型比较器，当输出为低电平时，光耦合器中的发光二极管导通，使得隔离输出端输出为高电平；当LM311输出高阻态时，发光二极管关断，使得隔离输出端输出为低电平。在运行实验中发现，当耦合器输入端波形很好，但隔离输入端在供电电压升至300V以上时，出现干扰毛刺。这种干扰虽然在加入电源滤波器后会有所改善，但仍大到足以使控制系统对这些信号状态读取错误，更严重的是这些干扰影响了系统整流同步中断的正确产生，另外对其他单元也产生了不良影响。用示波器观测发现，光耦合器输入端的信号未受干扰，而输出端则出现与整流逆变脉冲相对应的干扰毛刺，所以可以确认信号的干扰源来自主电路工作时整流、逆变产生的电压尖峰，而光耦合器则是将这些干扰引入的引入点。针对光耦合器抗干扰采取了一些办法，如在光耦合器的输入端加滤波电容，在光耦合器的输出端并电容。虽然这在很大程度上抑制了毛刺，但也使方波的上升沿变缓，造成方波的占空比不对称。另外在供电电压进一步升高后，干扰毛刺仍不能完全抑制，仍会造成系统运行故障。经分析发现，干扰毛刺虽然是通过光耦合器引入的，但多是发生在LM339处于高阻状态时。这表明，光耦合器中的发光二极管在阴极悬浮时，很容易受到来自空间或电源的干扰。于是采取改进措施，将光耦合器的接法改为图2-24所示。这样无论在光耦合器的发光二极管导通还是关断状态，阴极均可靠接地。经改进后，运行实验得到的效果非常好，即使是在满电压（380V）工作状态下，也没有任何干扰毛刺引入。另外，经实验发现，在LM311信号输入和比较端接一个小电容，可以进一步抑制同步信号中由于晶闸管换相引起的干扰。

3.测量仪器引入的干扰问题

在系统调试过程中会发现，测量仪器也会引入一定的干扰，若不注意，并正确加以区分，很有可能出现一些奇怪的干扰现象而很难分析出原因，并浪费很多时间和精力。在调试硬件时，采用数字示波器，其性能相当好，但在系统运行时发现，在用示波器直接测量一些信号（如位置同步信号、电流故障测量信号）时，就会引起系统受干扰故障，但移去示波器探头后，干扰故障不再产生。仔细观察就会发现，当系统运行时，在主电路附近的示波器在不测量任何信号的状态下，将探头连线拉直正对主电路，则示波器原来输出的平直波形上有很多干扰毛刺出现，但将连线绕成一团，或摘掉示波器探头及连线，干扰毛刺变小或消失。可见，示波器的探头连线会将空间的电磁干扰引入系统。

为了能消除这种干扰，可以考虑在测量探头和测量地之间接一个几百～几千皮法的电容。这样做虽然对被测量的信号有一定的影响，但在保证影响不大的情况下，可以基本克服示波器连线引入的干扰。另外值得注意的是，示波器地线应尽可能地与大地相接，以减少其悬浮可能引入的干扰。但在示波器测量主电路的高压部分中，其地线要悬浮。还有，应尽可能使示波器地线不要与计算机地线相连，以避免外电压通过计算机和仿真器进入系统硬件而造成意外事故。