1.引言 　　智能型交流接觸器具有體積小、重量輕、工作可靠、壽命長的特點(diǎn)，由于采用了電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)，使電器的性能大幅度提高，然而，由此也帶來了抗干擾問題。交流接觸器往往運(yùn)行于惡劣的工作環(huán)境中，干擾源是多種多樣的，如電網(wǎng)電壓的高次諧波、電網(wǎng)的沖擊電流、觸頭回路的電動力、電弧以及周圍空間的電磁干擾等等。同時也有自線路本身的干擾，如不合理的線路布局、線路設(shè)計等。這些干擾所產(chǎn)生的結(jié)果是消極的，可能造成接觸器的工作失控，打亂正常的工作次序、造成嚴(yán)重的后果。必須采取有力的措施抑制或消除干擾所產(chǎn)生的不良影響。 2 智能交流接觸器的工作原理分析 　　本智能接觸器是采用可控硅或MOSFET管做為控制激磁線圈通斷的器件，控制信號由單片機(jī)提供。 　　由圖1可以看出，單片機(jī)系統(tǒng)通過控制回路1、控制回路2與控制回路3分別對主控元件1、主控元件2和續(xù)流元件進(jìn)行適時控制。在起動過程中，單片機(jī)系統(tǒng)不斷地對電源電壓進(jìn)行采樣，并判斷吸合的門檻電壓，若電壓高于吸合的門檻電壓，再按不同的輸入電壓值選擇相應(yīng)的程序，在每個半波相應(yīng)的時刻（導(dǎo)通相角）通過控制回路1、控制回路2，使主控元件導(dǎo)通，線圈在強(qiáng)激磁下工作。單片機(jī)系統(tǒng)在一定的導(dǎo)通時間后，通過控制回路使主控元件1和主控元件2截止，起動過程結(jié)束。在吸持階段變壓器的副邊繞組的保持繞組提供一個合適的保持電壓，經(jīng)過續(xù)流回路使接觸器線圈在直流小電流下工作。直流起動直流保持的工作方式，大大地提高了接觸器的性能指標(biāo)。在整個運(yùn)行過程中，單片機(jī)系統(tǒng)一直對電源電壓進(jìn)行檢測。一旦發(fā)現(xiàn)電源電壓小于釋放電壓，立即通過控制回路3關(guān)繼續(xù)流元件，接觸器線圈斷電。 　　在分?jǐn)噙^程中，我們對接觸器的觸頭系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，通過控制中間相觸頭的分?jǐn)鄷r刻，可達(dá)到三相觸頭均在電流過零點(diǎn)前分?jǐn)嚯娐罚瑢?shí)現(xiàn)三相電路的同步分?jǐn)?。?shí)現(xiàn)同步分?jǐn)嗟年P(guān)鍵是要有性能良好的電流傳感器，用來檢測主電路的電流。這種互感器與傳統(tǒng)的電流互感器相比應(yīng)該具有更強(qiáng)的抗干擾性能，在強(qiáng)大的電磁干擾（包括電弧干擾和電動力干擾）的影響下，要能夠準(zhǔn)確的反映主電路的電流變化的情況，尤其能夠檢測到準(zhǔn)確的電流零點(diǎn)。若零點(diǎn)的檢測出現(xiàn)誤差，那么就可能使主觸頭上的電弧在電流過零后重燃而失控。 　　由此可見，直接影響智能交流接觸器工作可靠性的干擾源是多種多樣的。如果這些干擾使接觸器不能按照原先設(shè)計的工作程序正常工作，就可能造成接觸器的誤動作，打亂系統(tǒng)的正常工作。所以，必須將接觸器的受干擾程度降低到最小限度，提高智能交流接觸器的可靠性。下面就對智能交流接觸器工作中可能存在的主要干擾源做一詳細(xì)分析。 3 智能交流接觸器工作中存在的主要干擾源 　　3．1 電源干擾 　　由于電子電路通過電源電路接到電網(wǎng)，所以電網(wǎng)的噪聲可以通過電源電路干擾竄進(jìn)電子線路，這是電子電路受干擾的主要原因之一。微機(jī)系統(tǒng)中最主要并且危害最嚴(yán)重的干擾源也來自源的污染。工業(yè)發(fā)展越迅速，電源的污染越嚴(yán)重。許多文獻(xiàn)認(rèn)為，電網(wǎng)電源的抗干擾措施完善了，單片機(jī)和電子電路的抗干擾問題就解決了一半。由此可見抑制電源干擾的重要性。電源干擾可以從以下幾種情況來詳細(xì)考慮： 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng) 　　第一種情況，通過電源變壓器的耦合。變壓器是電源電路中最常見的元件，它的初級接到電網(wǎng)電源，次級則按設(shè)計要求得到各種交流電壓，然后再經(jīng)過整流濾波電路和穩(wěn)壓電路等電路，得到供線路工作所需的直流電壓。人們在研究電網(wǎng)高頻尖峰脈沖如何穿越變壓器而傳播時發(fā)現(xiàn)，變壓器初級的交流電磁耦合并不是這種噪聲的主要傳播途徑。事實(shí)上，這個傳播途徑是由變壓器初次級間分布電容所造成的。由于變壓器的初級線圈靠得很近，這兩部分間的分布電容通常有數(shù)百PF。這種分布電容不僅電容量大，而且有十分好的頻率特性，對高頻噪聲有很低的阻抗。 　　第二種情況，電源本身的過壓、欠產(chǎn)壓、停電等故障引起的電源的噪聲。任何電源及輸電線都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻引起電源的噪聲干擾。如果沒有內(nèi)阻存在，無論何種噪聲都會被電源短路吸收，在電路中不會產(chǎn)生干擾電壓。在用電高峰期，超出發(fā)電廠額定功率的負(fù)載能力時，形成欠壓供電。在用電低峰期，負(fù)載很輕，可能會使電壓升高造成過電壓。這些干擾可能性稱為電源的慢變化，其危險是顯而易見的。 　　第三種情況，浪涌、下陷、尖峰電壓與其它電源干擾。用戶本身大功率設(shè)備的不斷接通和斷開，特別是大功率馬達(dá)，接通瞬間需要很大的啟動電流，并可持續(xù)幾百毫秒，從而在輸電線路內(nèi)阻上將產(chǎn)生很大的壓降，這是電網(wǎng)中產(chǎn)生電壓瞬變（浪涌、下陷）的主要原因。這些噪聲迭加在正弦交流電壓上沿線路傳輸，在所到之處引起干擾，如果幅度過大，會毀壞系統(tǒng)。 　　另外，由于設(shè)備接地不良，在分支線路上造成電壓降和零線偏離零電位過大，也會造成火線與地線、零線與地線之間形成浪涌、下陷等干擾電壓。輸電線是一個懸浮的不接地系統(tǒng)，在其周圍發(fā)生閃電時，可以在電線中引起3kV的尖峰電壓。汽車打火、無線電發(fā)射以及電弧等輻射源均可在輸電線中引起上千伏的尖峰電壓。繼電器等電器開關(guān)觸點(diǎn)的通斷可在電網(wǎng)中引起600V左右的尖峰電壓。地線過長，受空間電磁場的干擾，也會在電網(wǎng)中產(chǎn)生尖峰電壓。尖峰電壓的持續(xù)時間很短，一般不會毀壞系統(tǒng)，但是對單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作危害極大，會造成邏輯紊亂，甚至沖壞程序，使接觸器無法正常工作。 　　3．2 線路及其它的干擾 　　如果線路板設(shè)計不合理，使元件的排列不甚合理，或者線路的中元件之間的布局不合理的話，就有可能出現(xiàn)線路本身的干擾源，使單片機(jī)系統(tǒng)誤動作。 　　實(shí)現(xiàn)同步分?jǐn)嗟年P(guān)鍵是電流傳感器的信號必須能夠準(zhǔn)確地反映主電路電流的情況。這種互感器與傳統(tǒng)的電流互感器相比應(yīng)該具有更強(qiáng)的抗干擾性能，在強(qiáng)大的電磁干擾影響下，要能夠準(zhǔn)確的反映主電路電流變化，尤其能夠檢測到準(zhǔn)確的電流零點(diǎn)。 4 本裝置采用的幾種主要抗干擾措施 　　4．1 硬件部分 　?。?）單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路設(shè)計 　　通常單片機(jī)都有一個復(fù)位引角，用于系統(tǒng)的復(fù)位。但復(fù)位電路易受電源波動的干擾，當(dāng)單片機(jī)電源受到干擾后，電壓下降至低電平時，復(fù)位端電位也跟隨下降至低電平。顯然會引起單片機(jī)的復(fù)位，使單片機(jī)無法正常工作。為此，在設(shè)計中對復(fù)位電路進(jìn)行改進(jìn)。 　　該復(fù)位電路在復(fù)位端與地之間分別并聯(lián)了一個簡單的RC濾波電路，從而有效抑制了單片機(jī)電源波動對復(fù)位端的影響。 　?。?）采用光電隔離的電路 　　光電隔的目的是割斷兩個電路之間電的聯(lián)系。本接觸器的控制回路采用了美國摩托羅拉公司最新推出的光電新器件——光電雙向可控硅驅(qū)動器，作為其主要控制元件。 　　此元件可用直流低電壓、小電流來控制高電壓、大電流。它輸出為正統(tǒng)波，波形無畸變、電磁干擾小、無噪聲，用它來觸發(fā)可控硅，觸發(fā)電路簡單、可靠，是一種理想的驅(qū)動元件。 　　此元件由輸入、輸出兩部分組成。輸入級是一個砷化鎵紅外線發(fā)光二極管（LED），該二極管在5-15mA正向電流作用下，發(fā)出足夠的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出級為具有過零檢測的光控雙向可控硅。當(dāng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外光時，光控雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，發(fā)出控制信號觸發(fā)主控元件。由于采用了光電隔離，并且能用TTL電平驅(qū)動，它很容易與單片機(jī)接口，進(jìn)行各種自動工控制設(shè)備的適時控制。提高了線路的抗干擾性能。 　?。?）接地技術(shù) 　　有兩種接地：一種是為人身或設(shè)備安全目的，而把設(shè)備的外殼接地，這種接地稱之為外殼接地或安全接地；另一種是為電路工作提供一個公共的電位參考點(diǎn)，這種接地稱之為工作接地。 　　本智能交流接觸器線路板采用了工作接地。而智能交流接觸器的電流互感器則采用了外殼接地系統(tǒng)。為了減少電流信號回路的電磁干擾，送入單片機(jī)的信號采用了帶屏蔽的雙絞線，雙絞線的屏蔽層連接到接觸器的外殼上。 　?。?）屏蔽技術(shù) 　　高頻電源、交流電源、強(qiáng)電設(shè)備、電弧產(chǎn)生的電火花，甚至雷電，都能產(chǎn)生電磁波，從而成為電磁干擾的噪聲源。當(dāng)距離較近時，電磁波會通過分布電容和電感耦合到信號回路而形成電磁干擾；當(dāng)距離較遠(yuǎn)時，電磁波則以輻射形式構(gòu)成干擾。 　　電源變壓器采用初級間加屏蔽層接地以解決電網(wǎng)干擾問題。以金屬板、金屬網(wǎng)或金屬盒構(gòu)成的屏蔽體能有效地對付電磁波輻射干擾。 　　4．2 軟件部分 　　單片機(jī)在受到干擾后會產(chǎn)生比一般電路更為復(fù)雜的情況。例如，正常執(zhí)行的程序會因干擾而一下子跳到不可預(yù)測的地址上，使程序混亂，發(fā)生不可設(shè)想的后果，導(dǎo)致事故。為了防止上述情況發(fā)生，除了在硬件上采取必要的抗干擾措施外，在單片機(jī)程序設(shè)計中，充分挖掘軟件的抗干擾能力，采取一定的措施，將干擾的影響抑制到最小程度。 　?。?）使用監(jiān)視定時器 　　程序在運(yùn)行過程中，有時由于某種噪聲干擾的影響，會出現(xiàn)死循壞的現(xiàn)象，或者出現(xiàn)程序“亂飛”現(xiàn)象，從而影響系統(tǒng)的正常工作。 　　這兩種情況均可采用PIC單片機(jī)內(nèi)部具有的監(jiān)視定時器WDT來監(jiān)視系統(tǒng)。因?yàn)樵谙到y(tǒng)正常工作時，程序每隔一定時間清除計數(shù)器，而計數(shù)器按時鐘脈沖作加法記數(shù)。當(dāng)這一時間短于監(jiān)視定時器的溢出時間時，則計數(shù)器永遠(yuǎn)不會溢出。但如系統(tǒng)受到干擾時，程序的正常執(zhí)行順序被破壞，便不能在計數(shù)器溢出之前清除計數(shù)器，從而會發(fā)生計數(shù)器溢出的情況。所以可把計數(shù)器溢出作為系統(tǒng)受到干擾的標(biāo)志。 　　本智能交流接觸器通過設(shè)置狀態(tài)寄存器可設(shè)置定時器溢出時間，在程序執(zhí)行期間利用CLRWDT指令清除定時器，從而防止程序正常執(zhí)行時的定時器溢出，并使系統(tǒng)復(fù)位?？捎行У叵蓴_影響。 　?。?）軟件陷阱 　　通常CPU的ROM存儲區(qū)存在著大量的末用空間，而當(dāng)程序受到干擾后，經(jīng)常會跳到這些地址上。為了捕捉到這種干擾，可在這些區(qū)域設(shè)置陷阱——引導(dǎo)程序片段，一旦程序落入這片區(qū)域時，就將其引導(dǎo)到特定的處理程序上而恢復(fù)正常。 　　這種措施的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾處理簡單。缺點(diǎn)是其與CPU末用的存儲數(shù)量有關(guān)，末用的空間越多，則捕捉到干擾的概率越大，故具有一定的局限性。 　?。?）軟件抑制電源干擾 　　雖然可以從硬件上采取措施來抑制電源的干擾，但是實(shí)際運(yùn)行中還是會有一部分電源噪聲串入系統(tǒng)，造成軟件的復(fù)位，擾亂程序的正常執(zhí)行順序。為了抵御這種干擾，在程序的開始位置安排了一段程序，此程序可以決定智能交流接觸器的吸合、吸持與分?jǐn)酄顟B(tài)。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng) 　　系統(tǒng)在初始化后，進(jìn)入條年審查狀態(tài)，根據(jù)電壓、電流檢測單元所測的電壓、電流信號決定系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 　?。?）數(shù)字濾波　 　　單片機(jī)計算吸合電壓、釋放電壓時采用數(shù)字濾波的方法，可以消除由于電子電磁干擾造成采樣信號不準(zhǔn)確導(dǎo)致誤動作的問題。 5 結(jié)論 　　智能交流接觸器提高了整個系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的可靠性，使控制水平達(dá)到了一個新的高度，為了滿足智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需要，開發(fā)和研究多功能、智能化的高性能、高可靠性的智能化交流接觸器成為當(dāng)務(wù)之急，而智能交流接觸器的可靠性直接影響該產(chǎn)品的推廣運(yùn)行，本文是我們在此領(lǐng)域所做的一些工作。