EMC是指设备或体系在其电磁环境中能作业且不对该环境中任何物体构成不能接受的电磁打扰的才干。剩下电流维护器作为电网结尾供电线路维护装置(400 V以下),有必要满意。EMC国家规范GB/T17626.5—1999要求,获得3C认证,才干投入电网运转。图1为用P87LPC767单片机规划的智能型剩下电流维护器体系框图,在电路规划、软件规划、PCB板规划等方面同步考虑其EMC规划。剩下电流维护器是一种低压电器设备,内部没有大功率的高频电路,电磁辐射弱小,它发生的电磁打扰对其他设备影响很小,这方面不是EMC规划的要点。剩下电流维护器EMC规划的要点是其在遭到其他设备发生的电磁搅扰时能坚持安稳作业的才干,也即抗搅扰才干。剩下电流维护器遭到的搅扰首要来自电网自身,首要有线路忽然断路或雷电瞬变过压引起的单极性浪涌(冲击),以及因为闪电、接地毛病或切换电理性设备而引起的信号参数发生瞬时扰动,这两方面是EMC规划的要点,也是规划的难点。下文从多个方面介绍该智能型剩下电流维护器的EMC规划办法。
图1:智能型剩下电流维护器体系框图
单片机体系的抗搅扰规划
该剩下电流维护器选用P87LPC767单片机,剩下电流的采样检测、核算、显现、动作判据、维护动作的履行等重要作业都由单片机完结,单片机体系自身的抗搅扰才干直接决议整个维护器的抗搅扰才干。而单片机自身的时钟信号、复位电路、中止信号、取样信号等又简单遭到电磁搅扰的影响,消除或按捺电磁搅扰信号对单片机的影响十分重要。
具体从以下几个方面进行规划:
单片机作业电源和体系其他电路电源分隔规划,防止其他电路对单片机作业电源发生影响,单片机作业电源规划留有满足的余量,防止电源的动摇影响单片机作业。在规划PCB板时,在单片机电源引脚接电容和瞬态电压按捺器(TVS),如图2所示。100 μF电解电容存储的能量在电源动摇时(下降)释放出来,坚持电源安稳;0.1μF的高频电容能够吸收电源上的高频搅扰;TVS吸收瞬态浪涌功率,使南北极间的电压箝坐落一个预订值,坚持单片机作业电源安稳。
图2:单片机电源引脚规划
复位电路选用P87LPC767单片机内部上电复位电路,防止搅扰信号对复位电路的直接影响,只需单片机作业电源安稳,将不会呈现误复位引起的误动作。中止和其他I/O口电容进行滤波,削减搅扰的影响。
体系软件规划上,启用P87LPC767内部的看门狗,防止PC遭到搅扰而失控,引起程序乱飞,进入“死循环”。在程序存储空间的非程序区设置软件圈套,当因为搅扰使操作体系失控而进入非程序区时,将引导指令转向专门对程序犯错进行处理的程序,使程序归入正轨。
体系高频搅扰的消除——“采样监测”法
因为闪电、接地毛病或切换电理性设备而引起的信号参数发生瞬时扰动,发生的高频搅扰信号首要是经过体系进线电源进入体系内部。检测这方面的抗搅扰才干,首要是经过“电快速瞬变脉冲群抗扰度实验”验证。依据低压电器产品实验规范要求,实验时在供电输入端叠加频率为2 500 Hz,起伏4 000 V的群脉冲,别离进行相线、地线的差模、共模,正极性、负极性实验,每项实验时刻均为1 min,群脉冲的波形如图3所示。假如在“电快速瞬变脉冲群抗扰度实验”进程中维护器不发生误动作,则这方面的抗搅扰才干便是合格的。
图3:电快速瞬变群脉冲实验波形
本体系使用“采样监测”法对电源上的高频搅扰进行监测,给出相应的标志,由软件程序进行相应的处理,防止维护器误动作。具体原理如下:
为确保剩下电流丈量的实时性,该维护器选用数字采样法丈量剩下电流,将剩下电流信号转化为图4所示的波形,送给P87LPC767单片机内部的A/D进行采样丈量。
图4:剩下电流采样波形
数字采样办法具有数字滤波作用,对信号的通道搅扰有按捺作用。设定每个周期采样100个点,由定时器T0发生采样时刻间隔。将体系某相进线电源(如A相) 信号经过降压、整形电路如图5所示,转化为方波信号。作为单片机中止0的触发信号,在正常情况下电源信号的频率为50Hz左右,在两次中止期间,对剩下电流的采样次数为100次。
当电源有高频搅扰信号时,转化的方波信号也同步遭到搅扰,频率也叠加有高频脉冲,将对中止发生影响,两次中止触发的时刻缩短,则两次中止期间对剩下电流的采样次数也将小于100次。使用单片机中止对剩下电流采样进程的监测,能够判别出体系是否遭到高频搅扰,采纳相应的软件处理能够防止维护器的误动作。
图5:A相电源降压、整形电路
体系主程序经过对bgrc1进行判别,假如有用进行搅扰软件处理,无效则选用丈量进程没有遭到电源的高频搅扰,进行正常的核算处理。
其他抗搅扰办法
断路或雷电瞬变过压引起的单极性浪涌,也是维护器电磁兼容规划的要点。在电源线的前方和零线间参加氧化锌压敏电阻,当加在压敏电阻两头的电压低于标称电压时,其电阻简直无穷大,稍超越额定值后,电阻值便急剧下降,反应时刻为ns级。压敏电阻能够使浪涌搅扰大幅衰减,减小对其他电路的影响。
在规划剩下电流维护器PCB板时,归纳考虑各种或许影响维护器功能的要素,进步PCB对搅扰的按捺才干。强电电路会集线路板边际一端,并与弱电部分坚持恰当间隔。模仿信号处理电路和数字处理电路别离,因为选用单片机内部的A/D,两者不能做到彻底别离,布线时使模仿地和数字地只在一点共地。体系电源线和地线加粗,空白的当地覆铜,选用网状结构,作为数字地的一部分,减小模仿信号对数字处理电路的搅扰。单片机体系时钟电路尽或许接近芯片引脚,并与其他器材和 PCB走线坚持恰当空间,削减高频辐射对体系的影响。
因为采纳的硬件、软件办法正确有用,该维护器顺畅经过了产品型式实验,获得3C认证,运转牢靠,没有呈现误动作。选用单片机的中止,监测体系的电源搅扰,继而监测沟通信号的采样进程。实践证明,经过软件和硬件的合作,是消除沟通采样体系高频搅扰的有用办法。