直驱式电液伺服系统中电磁兼容设计

　　0概述

　　直驱式电液伺服系统是通过交流同步伺服电动机驱动液压泵，泵出液压油直接推动液压缸实现变速、变向和限转矩的伺服动作。直驱式因其节能效果明显，又不失液压系统出力大的优点，有其广阔的应用前景，但是在实际应用时必须考虑电磁兼容问题。

　　随着科学技术的进步，电磁技术的应用给人类创造了巨大的物质文明，但也把人们带进一个充满人造电磁辐射的环境中。移动通信技术微波定向天线、卫星天线和短波天线发展迅速，随着电网改造特高压输电越来越普遍、城市交通运输系统迅速发展，电磁环境总量在不断增加^[1]。

　　恶化的电磁环境不仅对人类生活日益依赖的通信、计算机与各种电子系统造成严重的危害，而且会对人类身体健康带来威胁。对于低频信号，国外医学研究结果表明，强电输电线的电磁场对人体组织将产生有害影响^[2]。在中短波高频电磁场作用下，会引起神经衰弱症候群，还发现心血管系统有某些改变现象。微波辐射作用于生物体后，一部分被反射，一部分被吸收，除引起比较严重的神经衰弱症状外，还能引起心血管系统疾病。此外微波辐射还有累积效应^[3]。电磁干扰在系统方面的途径：导线是最主要的干扰耦合途径，由电动机、继电器以及其他感性设备的触点开关引起的瞬态脉冲有可能通过导线进入电源或者电子系统，或者通过容性耦合或感性耦合进入控制线和信号线。而外界电磁场也可以通过内部导线或装配线路入侵敏感设备。当频率足够高时，导线会成为一个高效率天线，1V/m的场强会感应出1mA的干扰电流^[4]。

　　通信系统受到电磁干扰会使信号发生畸变失真，严重时可完全被电磁干扰淹没。电磁干扰使数字系统误码率增大。电磁干扰中含有大量信息，可能造成泄密。直驱式是典型的机电液混合系统，其动力来源于伺服电动机，伺服电动机的驱动器从原理上来说是一个强电磁干扰源;而其控制系统中的控制线、反馈线等信号线又容易耦合进电磁干扰。为了保证运动台或零部件或独立技术单元在其电磁环境中能令人满意的工作，既不对该电磁环境中的任何设备造成不应有的电磁干扰，又不对在此环境中工作的人员造成有危害的电磁辐射。为此，必须进行电磁兼容方面的设计。

　　本文将首先分析直驱式的电磁干扰来源，最后对控制系统进行电磁兼容设计。

　　2006年本课题实验室就发生过交流伺服电动机驱动器对位移传感器产生强烈干扰，使传感器返回值误差在10mm左右^[5]。 2009年在电磁干扰的破坏下，实验室实验用显示器连续报废两台。2010年，另一次在调试试验台时发现传感器不工作，最后不得不更换传感器。为了使产品成为商品之前就符合相应的电磁兼容标准，就必须提前预知到电磁干扰的产生机理、传播途径然后制定相应的避免和衰减方法。