基于EMC理论探讨通讯干扰问题及其处理

转自 

摘要：在工业现场， 使用大量开关电源、变频器等非线性用电设备， 伴随高电压、大电流等恶劣的电磁环境， 使得电磁干扰成为工业现场最为常见的问题。文章结合使用逆变器场所出现的RS485通讯问题， 采取多种技术手段对干扰进行抑制， 使通讯设备可以正常运行。

　　关键词：通讯； 干扰； RS485;

　　Abstract:In the industrial field, the use of a large number of switching power supplies, inverters and other non-linear electrical equipment, accompanied by high voltage, large current and other harsh electromagnetic environment, making electromagnetic interference （EMI） become the most common problem in industrial field.Combined with the RS485 communication problem in the inverter place, the interference is restrained by many kinds of technical means, so that the communication equipment can run normally.

　　Keyword:communication; interference; RS485;

　　随着电子技术的发展， 越来越多的场所使用了半导体开关电源、变频器等非线性用电设备， 这些设备的增多给电网带来不好影响， 即增多了电网的谐波污染。良好的电网主要是由50Hz的正弦基波成分构成， 而非线性开关设备的应用， 给电网带来了其它频次的高次谐波。这些谐波干扰以电场耦合、磁场耦合的方式影响到附近设备的正常工作。特别是以电压形式传输的模拟量信号、通讯信号更容易受到干扰， 当信号受到干扰后， 设备便不能正常运行。一般情况下， 如果在设计和安装前就充分考虑使用屏蔽电缆、屏蔽层接地、合理部局器件摆放位置、优化布线等措施能够解决大部分的干扰问题。但是在一些干扰强、工况复杂的场合， 出现的干扰问题却难以查找和解决。本文结合现场实际情况， 使用EMC理论对遇到的通讯干扰问题进行分析和处理。

　　1、干扰问题工况

　　在某储能逆变器现场， 使用带有RS485通讯功能的电能表。该电能表对500kW逆变器的运行数据进行采集， 将正、反向有功功率、电压、电流等信息传输给就地监控系统进行处理。电能表的基本原理是通过电网电压检测口来对电网电压信号采集， 交流电压在整流后为电能表提供内部工作供电电源；由电流接口采集电流互感器的电流信号；电网电压、电流信号经电能表内部的CPU计算处理后， 通过RS485接口与上位机进行数据传输。

　　在实际应用过程中发现；在逆变器起机后， 与电能表通讯口相连的PLC通讯模块总是报错， 就地监控系统无法正常读取电能表各项数据。使用示波器对通讯总线的测量发现， 通讯传输线上的传输信号上出现了干扰信号， 总线传输信号峰-峰值可达到8V, 通讯信号基本湮没在干扰信号中 （图1所示） .而在逆变器停机后， PLC读取电能表各项变量正常， 通讯信号中没有干扰出现。