20世纪20年代,正是城市交通中已经确立的电驱动技术和新兴电信行业之间的冲突导致了无线电干扰抑制(EMC的一个子概念)的发展。今天,电力驱动器通常是受控驱动器。除了能量转换,它们还包含传感器所需的电信组件,以便进行传输数据。由于能量转换时产生的干扰,通常必须在最小的空间内确保传感器和电信的必要抗干扰性。
应用中的认证
目前,EN 61800-3规定了受控电力驱动器的发射干扰限值和抗干扰限值。然而,该标准仅作为评估准备运行的驱动器的基础,无法可靠预测驱动器在终端设备中的表现。在这里,用户必须获得对其应用有效的认证。在微型电力驱动系统中,电能通常要转换
几次。交流电量在这里表现为频率变化很大的电压和电流,例如输出级的开关操作、动态操作期间的(电)磁干扰场或驱动器开关时的电压波动(纹波)。
虽然EMC指令2014/30/EC适用于欧洲单一市场中的设备,但具体评估按照所谓的协调标准来执行。要求遵守CE标志指示的电磁兼容性指令。但未投放欧洲单一市场或供工业旧用户使用的设备通常也需要合规证明。这里使用通用标准EN 61000-4-x和EN 61000-6-x;适用哪一种标准取决于设备是用于工业用途还是消费行业。
受控驱动器的限值
EN 61800-3用作评估的运行就绪驱动器(由电机和逆变器或直接依靠电源运行的运动控制器组成)的依据。它还定义了测量设置的规则。各种量化适用于此处的干扰类型:它们在150 kHz至30 MHz的频率范围内,定义为以dB(µV)为单位的干扰电压;在30 MHz至300 MHz的频率范围内,定义为以dB(pW)为单位的干扰功率;在30 MHz至6 GHz的范围内,定义为以dB(µV/m)为单位的干扰场强。
该方法假设低频交变量主要作为叠加在电源上的干扰电压来观察。受控驱动器的脉动电流可能会影响例如并联PLC的操作。同样,制动操作期间电源电压峰值可能会导致并联设备启动防护关闭。另一方面,干扰功率和干扰场强描述非电缆传播的电磁场。
干扰场强是一个挑战
在集成微型驱动器的设备认证过程中,干扰场强往往是更大的挑战。可以采取的措施包括电源输出上的滤波器用于抑制高频电容性干扰电流。每条电机电源线通常也必须完全屏蔽。传感器电缆也是如此,与电机电源线分开敷设。使用射频屏蔽连接器将所有导电部件导电连接到所谓的功能接地也很重要。在这种功能接地的基础上,屏蔽层的两端可以平接。仅在极少数情况下,纯PE保护接地是足够的。
鉴于功能接地和屏蔽电缆有效地削弱了干扰场强,返回基板的交流分量趋于增加。如果这些交流电通过市电电源或电源装置流回开关转换器,供电导线上的交流电压分量不可避免地会增加,干扰电压也会随之增加。因此,供电线中往往需要额外的滤波器来限制这些电流的传播。由设备制造商决定是在每个驱动器的上游(包括微型驱动器,通常在24 V或48 V供电线中),还是仅在交流侧电源装置的上游安装这样的滤波器。后者节省了成本,但其只有在驱动器本身设计成不会相互干扰的情况下才能发挥作用。
对于紧凑型驱动器,编码器对组件的抗干扰性构成了主要挑战。同样,它们必须安装在最小的安装空间内。然而,即使在小型编码器中,也可以通过紧凑的防护元件实现充分的防静电放电保护。为抗干扰指定的场强通常不会在射频频率范围或电源频率范围内造成问题。抗脉冲或快速瞬变干扰需要电源连接和信号电缆上的滤波器。然而,电源通常直接连接到集成在编码器中的电路,因此这确实对电源连接带来了问题。只有在完整的设备中才有可能实现有效的防护。通常不需要直接在编码器中对标准干扰进行全面防护。然而,如果需要,可以安装防护二极管,例如在适配器板中安装。
根据IEC 61000-4-6,传导射频干扰的测试信号比典型编码器的有用信号大。然而,电机直径仅为20至22 mm的编码器中的共模滤波器不可行。这里,必须以设备级别进行评估,以确定预期的干扰。如有必要,可以使用外部附着的铁氧体提高抗干扰能力。驱动系统电源中的电压下降会导致系统关闭。根据运动控制器中编码器电源的缓冲,在电压下降的情况下,编码器可能同样供电不足。增量编码器在这种情况下会丢失绝对位置信息,必须重新引用。
符合EMC标准的设计和文档
因此,对于用户来说,微型驱动器的EMC绝不是微不足道的。这就是FAULHABER的驱动专家对这个复杂的主题进行详细探索的原因。各种产品的所有运动控制器 都符合当前的EMC法规。不仅适当优化了硬件,也重新设计了文档,以便在用户自己的设备认证期间为用户提供尽可能好的支持。