UPS，即不間斷電源。UPS最適合的應(yīng)用領(lǐng)域是電網(wǎng)突然掉電，而計(jì)算機(jī)不能停止工作或者需要一個(gè)充足的時(shí)間保護(hù)重要數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前的UPS除了不間斷供電之外，還具備過(guò)壓、欠壓保護(hù)功能，軟件監(jiān)控功能等等。其中在線式的UPS還具備與電網(wǎng)隔離、強(qiáng)抗干擾特性，是高可靠性控制系統(tǒng)的最佳選擇。圖1示出了工業(yè)控制系統(tǒng)使用UPS的正確方法。正常工作時(shí)，電子開(kāi)關(guān)K接到觸點(diǎn)1上，工控系統(tǒng)由UPS逆變供電，一旦UPS發(fā)生故障，電子開(kāi)關(guān)K立即轉(zhuǎn)換到觸點(diǎn)2上，由市電供電。這種正常情況下由UPS逆變供電，市電作為備用的方法是最有效的電源抗干擾方法。因?yàn)閁PS逆變的輸出電壓非常穩(wěn)定干凈，完全隔離了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)供電電源的各種干擾污染，而且抗雷擊效果也較其他的方式好。由于逆變器輸出的交流電壓與市電同步鎖相，因此，開(kāi)關(guān)由1切換到2位置時(shí)，不會(huì)引起大的干擾。

圖1 工業(yè)控制系統(tǒng)使用UPS的正確方法

2 電網(wǎng)尖峰脈沖干擾的防治

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)污染嚴(yán)重。但對(duì)工業(yè)控制機(jī)來(lái)說(shuō)，危害最嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾。圖2示出了尖峰脈沖的形狀。在煉鋼廠、 軋鋼廠或者大量使用晶閘管設(shè)備、電火花設(shè)備、電力機(jī)車(chē)等地方，這種尖峰干擾為害尤厲。其幅度大的可達(dá)數(shù)百伏甚至上千伏，而脈寬一般為μS數(shù)量級(jí)。雷電也常以尖峰脈沖方式入侵。尖峰脈沖幅度很大時(shí)，會(huì)破壞工控機(jī)開(kāi)關(guān)電源輸入濾波器、整流器甚至主振管。再加之其頻譜很寬，也會(huì)竄入計(jì)算機(jī)造成干擾。對(duì)尖峰脈沖干擾的防治方法，主要有濾波法、隔離法、吸收法和回避法。

2.1 濾波法

主要是采用電源濾波器濾除尖峰干擾。圖3示出了典型的電源濾波器原理圖。L1、L2是繞在同一鐵心上的共模軛流圈，對(duì)共模形式的干擾呈現(xiàn)很大的阻抗，而對(duì)工頻和常模形式的干擾電感為零。因此對(duì)圖2所示的形成常模形式的尖峰干擾無(wú)效。但電容C1、C2、C3卻對(duì)其有一定的衰減。目前這類(lèi)產(chǎn)品繁多，大多數(shù)按IEC/CISPR №。17出版物的規(guī)定指標(biāo)生產(chǎn)。例如常州堅(jiān)力電子有限公司生產(chǎn)的D、DZ、PC、K、T、F系列的電源濾波器，對(duì)共模干擾插入衰減，在10～30 MHz頻率范圍，可為20～50 dB以上。電源濾波器體積小，價(jià)格便宜，但效果一般。

圖2 電網(wǎng)正弦波上的尖峰干擾

圖3 典型的電源濾波器電原理圖

2.2 隔離法

采用1∶1隔離變壓器供電是傳統(tǒng)的抗干擾措施，對(duì)電網(wǎng)尖峰脈沖干擾有很好的效果。圖4是典型的隔離變壓器原理圖。它抗干擾的原理是原邊對(duì)高頻干擾呈現(xiàn)很高的阻抗，而位于原邊、副邊繞組之間的金屬屏蔽層又阻隔了原、副邊所產(chǎn)生的分布電容，因此原邊繞組只有對(duì)屏蔽層的分布電容存在，高頻干擾通過(guò)這個(gè)分布電容而被旁路入地。

圖4 1∶1隔離變壓器屏蔽及接地方式圖 a. 單屏蔽層 b.雙屏蔽層

1∶1隔變效果的好壞，往往取決于屏蔽層的工藝。最好選用0.2 mm 厚的紫銅板材，原邊、副邊各加一個(gè)屏蔽層。通常，原邊的屏蔽層通過(guò)一個(gè)電容器與副邊的屏蔽層接到一起，再接到副邊的地上。也可以原邊的屏蔽層接原邊的地線，副邊的屏蔽層接副邊的地線。并且接地引線的截面積也要大一些好。1∶1隔變還有效地隔離了接地環(huán)路的共模干擾，是個(gè)好辦法，只是體積較大。

3?結(jié)束語(yǔ)

電源抗干擾措施是由工控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者操作的項(xiàng)目，應(yīng)用恰當(dāng)與否取決于開(kāi)發(fā)者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的深刻認(rèn)識(shí)。電源抗干擾措施是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)，首先做好它是成功的保證。