陜西旋星電子科技有限公司總經理羅應顯博士在嘉賓演講環節發表了題為《風機通訊故障—電磁兼容與激光滑環》的演講：

 

　　非常榮幸來到大會作報告，我主要講一下風機的通訊故障——電磁兼容與激光滑環。下面我就按照以下幾個方面介紹一下：

 

　　首先介紹一下我們公司的基本狀態，我們屬于中航工業的子公司，取得了11項IEC國際標準，在中國算是比較多的企業。這是整個產品線，這是國內一些軍工單位，這是軍用市場。這是我們的一些體系和一些冠標線，相關的資質，武器裝備保密都是比較健全的，我們也是華為的合格供應商。

 

　　下面介紹一下我們有三大實驗室，主要是有可靠性實驗室，還有RoHS的實驗室，為研發提供了比較好的條件，很多實驗我們自己都可以做，同時也有CNAS認證的，一般實驗都是自己可以滿足。然后我們的實驗室也做一些電磁兼容的，包括高頻的，像電機干擾的分析，風機可能會受到雷達，我們也會做一些仿真和模擬，也是有這樣一些儀器設備。

 

　　下面重點介紹一下我們所做的產品實際上就是風電里面的一個變槳滑環，但是傳統的產品來講它是一個接觸式的，會導致一些干擾的問題，但是對于業主也好，或者對于主機廠來講，更希望的是部件可靠性很好，能夠保證設備，因為風機的壽命要求很長，但是滑環作為一個易損的，同時也會引入一些干擾，所以大多數看它的通訊故障里面，變槳的故障率是比較高的。

 

　　實際上機艙里面所有的電磁干擾基本上都是這樣一個模式，干擾源和敏感設備，機艙里面實際上有很多電纜相互是不限制走在一起的，線的傳導還有空間的輻射，空間的輻射比如電機產生的一些干擾，還有變頻器，還有比如說輪轂里面的調節電機的PWM的調波產生了低頻的干擾很難處理。還有接地干擾，機艙和輪轂之間都是通過大地連在一起，也做了很好的接地，但是事實上在接地的時候有很多回流，我們發現機艙對地的參考電壓可能有2V、3V，在機艙里面可能不一樣，參考點評拉低了，也會引入一些故障。這是地地，現在機柜里面很多通過銅網聯結在一起，通過多點和單點也會存在不少的干擾，所以表面上我們已經把地感覺建的很好了，但是事實上某些接地點恰恰就引入了干擾的來源。

 

　　滑環實際上大家應該都比較清楚，在機艙里面它是屬于輪轂和機艙之間連在一起。輪轂大家知道它的電磁兼容性能比較好，但是在電池上都要求屏蔽電纜，但是恰恰我們很多動力電、信號線全都是近距離的耦合在一起，所以這個地方會產生一些干擾和耦合，也是干擾的一個來源。

 

　　對于干擾的一個來源來講，大家不限制最基本的原則，比如動力線和信號線大概需要多少的距離大概都算一下，包括接地的地方盡量保證較好的接地電阻。但是因為在滑環里面空間有限，大家看到很多動力線全部是耦合在一起的，而且大多數滑環做出來是同軸的，同軸會面臨相互環間的串擾，因為在一定頻率范圍內會產生一個磁場，磁場會穿過線圈，穿過線圈就會產生干擾，這也是一個干擾的來源。

 

　　實際上滑環的干擾來源一方面是來源于空間的干擾線其實就是一個干擾源，為什么這么講？因為事實上滑環產品包括和電機的原理是一樣的，它是環道在一起進行換向，實際上在換向過程中環的表面包括刷的觸點并不是絕對的光滑，中間會有一些斷點，斷點電流流固的時候會產生電流收縮，收縮到每一個點上，每一個點上實際上有收縮電阻，不同的收縮電阻在電流高速變化的情況下，在頻率波動的情況下就會產生一些干擾，雖然對電磁兼容里面就是電流的變化和電壓的變化，就是兩個微分導致了它的這個變化而引起的干擾。同時本身滑環里面產生的干擾很難輻射出來，因為大多數產品它的外殼是鋁合金材質的，就在內部來回反射折射，很難出來，基本上能出來的地方就是電纜，通過電纜，電纜一方面產過來可以從機艙走，也可以往輪轂走，另外這個頻率稍微高一點的情況下會有空間的輻射，比如說滿足一定的波長就會滿足空間輻射，整個空間都有這樣一個干擾。

 

　　它的耦合主要的形式有兩種，第一種就是它是同軸的這個環和環之間的分布，導致了它極容易耦合，是單匝線圈的耦合。另外是環間分布電容耦合。另外比如在長期磨損中，大家可能也會發現我的產品在最初使用了一年或者兩年它的故障率比較低，實際上因為作為一個新的產品來講，它的環道的磨損很小，相對比較光滑，產生的收縮電阻坑坑洼洼的地方很少，它的壓降會比較小，所以產生干擾相對會少一些，但是使用當中不斷磨損，在磨損的時候會產生輕微的空氣的電弧，也會導致一定頻率的干擾信號。

 

　　另外就是它的模序，我們也做了電磁的仿真，進行了真的環和不同的頻率來看這個分布電容在什么樣的范圍類似于做一個濾波，我的信號穿過來，什么樣的波長可以過去，什么樣的波長可以反射回去，如果頻率比較多，用500K或者485的通信可能比較好，但是如果隨著頻率增加返回的就會越多，阻抗就不太匹配了，所以最終傳遞的信號它的質量也會下降。我們建立了它的整個等效模型，就是耦合的總線上的等效模型，實際上有兩種方式，一個是感性的，一個是柔性的，就會導致信號打出來以后明顯發生變化，從波型的變化也大概可以分析出它產生干擾的原因和它的機理，或者它接下來會導致某些數據報會丟，我們也做了一些研究。

 

　　這個是我們實際測量的，在機艙里面，比如說24V會干擾，當然一般24V干擾也不怕，但是事實上正是因為這些干擾的產生，因為繼電器的失效主要是老化還有觸點，觸點實際上是處于抖動狀態，但是實際上作為繼電器的選型來講它的壽命是比較OK的，型式實驗或者疲勞實驗都做得比較充分，但是可能上去之后就會發生這樣的。下面這是我們看到的總線，就是通訊的波形也發生了變化，干擾比較明顯。邏輯判斷是200毫伏，如果低于200毫伏就沒有辦法判斷。這是我們把整個包打開之后它會產生類似于像毛刺的干擾，雖然毛刺這個地方很多數據都已經丟失了，當然對于通訊來講在總線上不斷訓練，5毫秒、10毫秒、20毫秒，但是大家在最底層看不到這個數據，我們也可以看到。我們也做了一個通信的分析儀器，把它抓起來就可以把這個數據包解碼出來，然后也同步發現在產生保護的地方基本上在從發狀態。

 

　　因為傳統的有刷，同時里面有比較干擾的耦合所以我們提出一種方法就是能不能從通訊的，所以我們也想能不能里面也是用光的通訊解決問題，當然現在很多廠家做型式試驗的時候做無線，有很多種方式。

 

　　這是我們產品研發的一個基本狀態，實際上我的原理就是這樣，總線性能過來之后FPG把它轉化成為驅動光驅件去發光，對稱。事實上激光帶寬非常寬，但是在風機上我們最終做的以太網也就1個G。另外在激光頭上也做了特殊的處理，這樣打出來是類似于一個光斑。這是我們做得模塊基本性能，它的抗干擾性能就會非常優越，產品形式就是在我們后面加裝了這么一個模塊，它的輸入輸出的接口和原有的是保持一致的，做了一些相關的EMC。目前我們這個產品裝的應該說在每個機組大多數上都已經裝過了，而且最長的應該跑了接近六年了。正是我們改變了它干擾引入源，所以它的整個數據包被丟掉的概率就會很小，本身我們機柜里面就有電路，濾波器，再加上通訊做好之后，變槳系統的健壯性是可以得到保障的。謝謝各位！

 

　　（發言整理自現場速記，未經本人審核）