功率分析仪现场干扰排查的案例

在工程师们的日常测试中，故障干扰排查可谓是家常便饭，而高级工程师往往能快速定位问题，这与丰富的日常经验和灵活使用测量仪器有很大关系，下文将结合实例来详细分析。 测试现场 此次测试的对象为小型电机系统，系统分为驱动器、电机平台、测试，3个部分。驱动器输出通过电缆连接到电机平台，电机转轴上安装扭矩传感器，传感器所有连接线引到测试仪器，传感器输出信号接入功率分析仪电机测量单元扭矩BNC接口。传感器输出100kHz±50kHz脉冲对应0±5Nm扭矩。 此乃一个日常的测试现场，工程师们需要测量基础电参数，采用波形检查干扰问题，评估三相不平衡度等。

遇到问题：调试中发现，驱动器上电但未开启输出，电机转轴处于自由静止状态，测量到一个较大的值。用示波器测量传感器输出，发现100kHz脉冲上每个几个周期出现一些尖峰振荡，经过比较器后多了些脉冲，导致测频结果高于100kHz。那么干扰信号是从哪里来的呢？首先应该怀疑的是驱动器，驱动器断开电源干扰消失。把传感器电缆从传感器处拔出，100kHz和干扰都没有了。表明干扰是由驱动器带来的，经过驱动器输出线、电机、扭矩传感器和连线耦合到功率分析仪。

解决问题： 此驱动器较为特别，变频器不输出时内部开关管依然处于工作状态，相比其它变频器这款干扰很大。分析其噪声模型如下图所示，驱动器输出共模电压，绕组与机壳间存在寄生电容C1，机壳与传感器电路有寄生电容C2，形成传导路径，电机和传感器壳体作为中间导体虽然接地，不过驱动器、电机、测控柜距离较远，接地线阻抗高中间导体电位并不为零，仍有高频共模电流通过电缆进入PA。PA扭矩输入是BNC型端子，内部电路地对机壳多少有一些空间杂散电容C3（约几十pF），共模电压在两信号线产生不对称的电流，从而在线路阻抗上转化为差模电压叠加在正常信号中。

从安全方面考虑，三个机柜都必须接大地，强电线路与信号线分开避免干扰这些都是要遵循的基本原则。实际机柜间位置较远，接地对于高频干扰改善不多，只作为安全措施。解决这种问题一般考虑是从干扰源、传播路径、敏感设备三方面着手。驱动器和功率分析仪是成型的设备，不便于改动，那就要从传播路径着手，使用多芯屏蔽电缆连接扭矩传感器到测控柜，传感器端屏蔽层连接到传感器外壳，也要跟电机平台连接，另一侧屏蔽层接到测控柜机壳。很初的时候屏蔽层通过一根较长的线连接到测控柜，发现并没有改善，很后使用铜片将整根线压到机柜，此时干扰大大衰减。这时把系统运作起来，通过功率分析仪的数据和波形再次进行验证，电压波形图和矢量图都很完美。
此文章来自银飞电子GMC-I功率分析仪