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(zhǎng)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(lái)了抗干擾問(wèn)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(dòng)力、電弧以及周圍空間的電磁干擾等等。同時(shí)也有自線路本身的干擾，如不合理的線路布局、線路設(shè)計(jì)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(hào)由單片機(jī)提供。 　　由圖1可以看出，單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)控制回路1、控制回路2與控制回路3分別對(duì)主控元件1、主控元件2和續(xù)流元件進(jìn)行適時(shí)控制。在起動(dòng)過(guò)程中，單片機(jī)系統(tǒng)不斷地對(duì)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(gè)半波相應(yīng)的時(shí)刻（導(dǎo)通相角）通過(guò)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(shí)間后，通過(guò)控制回路使主控元件1和主控元件2截止，起動(dòng)過(guò)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(gè)合適的保持電壓，經(jīng)過(guò)續(xù)流回路使接觸器線圈在直流小電流下工作。直流起動(dòng)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(gè)運(yùn)行過(guò)程中，單片機(jī)系統(tǒng)一直對(duì)電源電壓進(jìn)行檢測(cè)。一旦發(fā)現(xiàn)電源電壓小于釋放電壓，立即通過(guò)控制回路3關(guān)繼續(xù)流元件，接觸器線圈斷電。 　　在分?jǐn)噙^(guò)程中，我們對(duì)接觸器的觸頭系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)控制中間相觸頭的分?jǐn)鄷r(shí)刻，可達(dá)到三相觸頭均在電流過(guò)零點(diǎn)前分?jǐn)嚯娐?，?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(lái)檢測(cè)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(dòng)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(cè)到準(zhǔn)確的電流零點(diǎn)。若零點(diǎn)的檢測(cè)出現(xiàn)誤差，那么就可能使主觸頭上的電弧在電流過(guò)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(jì)的工作程序正常工作，就可能造成接觸器的誤動(dòng)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(duì)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(guò)電源電路接到電網(wǎng)，所以電網(wǎng)的噪聲可以通過(guò)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(lái)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(wèn)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(lái)詳細(xì)考慮： 來(lái)源:輸配電設(shè)備網(wǎng) 　　第一種情況，通過(guò)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(jí)接到電網(wǎng)電源，次級(jí)則按設(shè)計(jì)要求得到各種交流電壓，然后再經(jīng)過(guò)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?cè)谘芯侩娋W(wǎng)高頻尖峰脈沖如何穿越變壓器而傳播時(shí)發(fā)現(xiàn)，變壓器初級(jí)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(gè)傳播途徑是由變壓器初次級(jí)間分布電容所造成的。由于變壓器的初級(jí)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(duì)高頻噪聲有很低的阻抗。 　　第二種情況，電源本身的過(guò)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(wú)論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，在電路中不會(huì)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(shí)，形成欠壓供電。在用電低峰期，負(fù)載很輕，可能會(huì)使電壓升高造成過(guò)電壓。這些干擾可能性稱為電源的慢變化，其危險(xiǎn)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(dòng)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(guò)大，會(huì)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(guò)大，也會(huì)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(gè)懸浮的不接地系統(tǒng)，在其周圍發(fā)生閃電時(shí)，可以在電線中引起3kV的尖峰電壓。汽車打火、無(wú)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(guò)長(zhǎng)，受空間電磁場(chǎng)的干擾，也會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生尖峰電壓。尖峰電壓的持續(xù)時(shí)間很短，一般不會(huì)毀壞系統(tǒng)，但是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作危害極大，會(huì)造成邏輯紊亂，甚至沖壞程序，使接觸器無(wú)法正常工作。 　　3．2 線路及其它的干擾 　　如果線路板設(shè)計(jì)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(dòng)作。 　　實(shí)現(xiàn)同步分?jǐn)嗟年P(guān)鍵是電流傳感器的信號(hào)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(cè)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(jì) 　　通常單片機(jī)都有一個(gè)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(dòng)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(shí)，復(fù)位端電位也跟隨下降至低電平。顯然會(huì)引起單片機(jī)的復(fù)位，使單片機(jī)無(wú)法正常工作。為此，在設(shè)計(jì)中對(duì)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(gè)簡(jiǎn)單的RC濾波電路，從而有效抑制了單片機(jī)電源波動(dòng)對(duì)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(gè)電路之間電的聯(lián)系。本接觸器的控制回路采用了美國(guó)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(dòng)器，作為其主要控制元件。 　　此元件可用直流低電壓、小電流來(lái)控制高電壓、大電流。它輸出為正統(tǒng)波，波形無(wú)畸變、電磁干擾小、無(wú)噪聲，用它來(lái)觸發(fā)可控硅，觸發(fā)電路簡(jiǎn)單、可靠，是一種理想的驅(qū)動(dòng)元件。 　　此元件由輸入、輸出兩部分組成。輸入級(jí)是一個(gè)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(jí)為具有過(guò)零檢測(cè)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(shí)，光控雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通，發(fā)出控制信號(hào)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(dòng)，它很容易與單片機(jī)接口，進(jìn)行各種自動(dòng)工控制設(shè)備的適時(shí)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(gè)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(hào)回路的電磁干擾，送入單片機(jī)的信號(hào)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(shí)，電磁波會(huì)通過(guò)分布電容和電感耦合到信號(hào)回路而形成電磁干擾；當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，電磁波則以輻射形式構(gòu)成干擾。 　　電源變壓器采用初級(jí)間加屏蔽層接地以解決電網(wǎng)干擾問(wèn)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(duì)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(huì)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(huì)因干擾而一下子跳到不可預(yù)測(cè)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(jì)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(shí)器 　　程序在運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)由于某種噪聲干擾的影響，會(huì)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(shí)器WDT來(lái)監(jiān)視系統(tǒng)。因?yàn)樵谙到y(tǒng)正常工作時(shí)，程序每隔一定時(shí)間清除計(jì)數(shù)器，而計(jì)數(shù)器按時(shí)鐘脈沖作加法記數(shù)。當(dāng)這一時(shí)間短于監(jiān)視定時(shí)器的溢出時(shí)間時(shí)，則計(jì)數(shù)器永遠(yuǎn)不會(huì)溢出。但如系統(tǒng)受到干擾時(shí)，程序的正常執(zhí)行順序被破壞，便不能在計(jì)數(shù)器溢出之前清除計(jì)數(shù)器，從而會(huì)發(fā)生計(jì)數(shù)器溢出的情況。所以可把計(jì)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(guò)設(shè)置狀態(tài)寄存器可設(shè)置定時(shí)器溢出時(shí)間，在程序執(zhí)行期間利用CLRWDT指令清除定時(shí)器，從而防止程序正常執(zhí)行時(shí)的定時(shí)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(chǔ)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(huì)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(shí)，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(jiǎn)單。缺點(diǎn)是其與CPU末用的存儲(chǔ)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(lái)抑制電源的干擾，但是實(shí)際運(yùn)行中還是會(huì)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(lái)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(cè)單元所測(cè)的電壓、電流信號(hào)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。 　　（4）數(shù)字濾波　 　　單片機(jī)計(jì)算吸合電壓、釋放電壓時(shí)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(hào)不準(zhǔn)確導(dǎo)致誤動(dòng)作的問(wèn)題。 5 結(jié)論 　　智能交流接觸器提高了整個(gè)系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程的可靠性，使控制水平達(dá)到了一個(gè)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?cè)诖祟I(lǐng)域所做的一些工作。