中心議題：

• 幹擾的產生及其影響
• 硬件抗幹擾措施
• 軟件抗幹擾措施

1  引言

近幾年來，隨著電力電子技術和計算機技術的飛速發展，智能化逆變電源係統開始進入實用化階段。所謂 “智能化”是指係統可以通過內嵌的監控模塊來實現實時的監測
、診斷和控製，而這一切都必須建立在準確和可靠的基礎上，由於監控模塊直接與逆變電源係統相連，很容易受到各種幹擾（主要有空間幹擾、供電係統幹擾和過程通道幹擾）的影響。這些幹擾一旦竄入係統
，輕則會引起誤測、誤報，嚴重時就會導致整個係統癱瘓。因此，係統在設計時必須充分地重視幹擾問題，分別從硬件和軟件上采取相應的措施。

2  幹擾的產生及其影響

2.1  幹擾的主要形式

工業現場的幹擾通常都是以脈衝的形式進入係統，主要渠道有以下三種：空間幹擾、供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)幹(gan)擾(rao)和(he)過(guo)程(cheng)通(tong)道(dao)幹(gan)擾(rao)。其(qi)中(zhong)空(kong)間(jian)幹(gan)擾(rao)主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)波(bo)輻(fu)射(she)的(de)方(fang)式(shi)竄(cuan)入(ru)係(xi)統(tong)
，供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)幹(gan)擾(rao)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)和(he)傳(chuan)輸(shu)線(xian)內(nei)阻(zu)的(de)存(cun)在(zai)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)疊(die)加(jia)幹(gan)擾(rao)，過(guo)程(cheng)通(tong)道(dao)幹(gan)擾(rao)是(shi)指(zhi)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)通(tong)過(guo)與(yu)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)相(xiang)連(lian)的(de)通(tong)道(dao)引(yin)入(ru)係(xi)統(tong)。由(you)於(yu)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)監(jian)控(kong)模(mo)塊(kuai)通(tong)常(chang)由(you)專(zhuan)門(men)的(de)輔(fu)助(zhu)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)，因(yin)此(ci)，影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)的(de)主(zhu)要(yao)為(wei)空(kong)間(jian)幹(gan)擾(rao)和(he)過(guo)程(cheng)通(tong)道(dao)幹(gan)擾(rao)。

2.2  幹擾的主要影響

幹擾對監控模塊的影響主要在輸入、輸出以及CPU單dan元yuan。對dui輸shu入ru單dan元yuan而er言yan，幹gan擾rao可ke使shi模mo擬ni信xin號hao失shi真zhen
，數shu字zi信xin號hao出chu錯cuo，從cong而er導dao致zhi監jian控kong係xi統tong做zuo出chu錯cuo誤wu的de判pan斷duan。對dui輸shu出chu單dan元yuan而er言yan
，幹gan擾rao可ke使shi各ge種zhong輸shu出chu信xin號hao混hun亂luan
，不bu能neng正zheng常chang反fan映ying係xi統tong的de真zhen實shi輸shu出chu量liang。而er當dang幹gan擾rao作zuo用yong於yu監jian控kong模mo塊kuai的de內nei核heCPU時，後果更加嚴重，最典型的失控故障是破壞程序計數器PC的狀態，導致程序跑飛，或者進入死循環,從而導致一係列嚴重的後果。

3  硬件抗幹擾措施

3.1  輸入通道的抗幹擾措施

模擬輸入通道中的幹擾主要是來自外部的尖峰型串模幹擾

，因此在信號提取和轉換方麵要進行特殊設計。例如：遠方溫度傳感器與電壓互感器的信號通過電壓/電流轉換器轉換成4～20mA的電流信號

，采取電流傳輸的形式，在進入A/D 轉換器時，再並聯一個250Ω的電阻，將電流信號轉換成1～5V的電壓信號；同時
，在滿足采樣速率要求的前提下，模數轉換部分盡量采用雙積分式A/D轉換器；另外，應在輸入電路中加裝低通濾波器。對於數字量輸入通道則應采取光電隔離的措施。

3.2  輸出通道的抗幹擾措施

監控模塊的輸出信號中，大多是數字信號，例如顯示裝置
、打印裝置、通信、gezhongbaojingzhuangzhiyijigezhongjidianqidequdongxinhao。yincicaiqujianlijiancetongdaodefangfa，danpianjikeyitongguojiancetongdaolaipanduanshuchujieguoshifouzhengque
，bingzuochuxiangyingdechuli。

3.3  微處理器的抗幹擾措施

weichuliqikangganraozhuyaoshicaiyongkanmengoudianluhedianyajiancedianlu。kanmengoudianlubenshenkeyikanzuoshiyigekebeiqingchudedingshimaichongfashengqi
，ruguomeiyouqingchumaichongdehua，tajiangchanshengyigefuweixinhao。xianyiIMP公司的IMP706為例來說明其工作過程。IMP706每隔1.6s發出一個脈衝，在1.6s時間內若檢測到WCI引腳有高低電平跳變信號
，則"看門狗"定時器清零並重新開始計時；若超出1.6s後
，WCI引腳仍無高低電平跳變信號
，則"看門狗"定時器溢出，WDO引腳輸出低電平，進而觸發MR手動複位引腳，使IMP706複位
，從而使"看門狗"定時器清零並重新開始計時，WDO引腳輸出高電平，IMP706的RST複位輸出引腳輸出大約200ms寬度的低電平脈衝，使單片機控製係統可靠複位，重新投入正常運行。

3.4  印刷電路板的抗幹擾設計

印刷電路板的布線與工藝對監控模塊的抗幹擾性能至關重要，設計印刷電路板與布線時應本著盡量控製噪聲源
、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則。首先印刷板要合理分區，通常分為三個區，即模擬電路區（怕幹擾），數字電路區（既怕幹擾，又產生幹擾），功率區（幹擾源）
；其qi次ci
，在zai監jian控kong模mo塊kuai中zhong
，通tong常chang應ying采cai取qu單dan點dian接jie地di來lai抑yi製zhi幹gan擾rao，即ji將jiang模mo擬ni地di與yu數shu字zi地di分fen開kai，分fen別bie做zuo成cheng閉bi合he的de環huan路lu，最zui終zhong將jiang它ta們men與yu電dian源yuan地di線xian於yu一yi點dian相xiang連lian。同tong時shi在zai每mei個ge單dan元yuan電dian路lu的de電dian源yuan端duan加jia裝zhuang0.01～1μF的去耦電容，並且連線要盡量地短。另外，對於不使用的CMOS或TLL電路引腳應根據具體情況接電源或接地。

3.5  傳輸線的抗幹擾設計

在傳輸線路上，采用具有差分傳輸方式的RS485通信，並在其端口進行了阻抗匹配。
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4  軟件抗幹擾措施

4.1  數字濾波和數字調零技術

1）shuzilvbojishujitongguojiandandejisuanhuozhepanduanchengxu

，duicaiyangxinhaojinxingpinghuachuli

，fenlichuyouyongdexinhao，xiaochuhuojianshaogezhongganraohezaosheng。muqianchangyongdefangfayouchengxupanduanlvbofa、中值濾波法、算術平均濾波法
、jiaquanpingjunlvbofadeng。duinibiandianyuanjiankongmokuaieryan
，youyuduicaijidesuduyaoqiubushitebiegao
，danduijingduyoujiaogaodeyaoqiu，tongshiyouyubeicaijidemoniliangbianhuahuanman
，yincicaiyongjiangsuanshupingjunlvbohezhongzhilvbojiehedefuhelvbofangfaxiaoguojiaohao。qifangfashi，shouxianbacaiyangzhiandaxiaopaidui，ranhouqudiaozuidahezuixiaozhi
，zuihoubashengyucaijizhijiaqilaiqupingjunzhi。

2）數字調零技術采用這種方法主要是為了消除模擬開關、放大電路以及A/D轉zhuan換huan器qi本ben身shen的de偏pian差cha，削xue弱ruo各ge種zhong隨sui時shi間jian和he溫wen度du變bian化hua的de漂piao移yi的de影ying響xiang。具ju體ti方fang法fa是shi先xian把ba模mo擬ni開kai關guan接jie到dao所suo需xu測ce量liang的de輸shu入ru信xin號hao上shang，轉zhuan換huan後hou得de到dao測ce量liang值zhi為weiX1
，然後把多路開關的輸入接地
，測出零輸入時的測量值為X0，將X1減去X0即為實際輸入值X。

4.2  開關量和控製信號的冗餘輸出

對於開關量
，利用幹擾信號與有效輸入信號脈寬不同的特點，采取讀兩次的辦法

，即第一次讀入數據後延時1段時間後再讀一次
，兩次結果相同才予以確認；在輸出的開關量控製中，也采取重複輸出數據的方法。這樣即使發生錯誤控製，也可以及時的得到彌補。

4.3  指令冗餘和陷阱捕捉技術

由(you)於(yu)失(shi)控(kong)的(de)程(cheng)序(xu)可(ke)能(neng)將(jiang)操(cao)作(zuo)數(shu)當(dang)作(zuo)操(cao)作(zuo)碼(ma)，使(shi)程(cheng)序(xu)完(wan)全(quan)衝(chong)亂(luan)，但(dan)當(dang)遇(yu)到(dao)單(dan)字(zi)節(jie)指(zhi)令(ling)時(shi)則(ze)會(hui)納(na)入(ru)正(zheng)軌(gui)。利(li)用(yong)這(zhe)一(yi)特(te)點(dian)，可(ke)以(yi)在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)對(dui)程(cheng)序(xu)流(liu)向(xiang)起(qi)決(jue)定(ding)性(xing)作(zuo)用(yong)的(de)指(zhi)令(ling)（如LCALL、JNC、DJNZ等）或某些對係統工作狀態至關重要的指令（如SETBEA等）之前加入兩條NOP指令
，以確保該指令不被衝散。

陷(xian)阱(jing)的(de)設(she)置(zhi)就(jiu)是(shi)采(cai)用(yong)一(yi)條(tiao)引(yin)導(dao)指(zhi)令(ling)
，強(qiang)行(xing)將(jiang)捕(bu)獲(huo)的(de)程(cheng)序(xu)引(yin)向(xiang)指(zhi)定(ding)的(de)入(ru)口(kou)，在(zai)該(gai)地(di)址(zhi)處(chu)放(fang)置(zhi)程(cheng)序(xu)出(chu)錯(cuo)的(de)處(chu)理(li)程(cheng)序(xu)
，從(cong)而(er)使(shi)係(xi)統(tong)重(zhong)新(xin)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。由(you)於(yu)LJMP 指令的操作碼為02，所以把陷阱程序的入口固定在0202H，即陷阱指令為LJMP0202。

4.4  利用“時間片"解決係統死鎖問題

在逆變電源監控模塊中
，A/D轉換
、顯示等輸入/輸出接口是必不可少的。這些接口與CPU之間采用查詢或中斷方式工作，而這些設備或接口對幹擾很敏感
，幹擾一旦破壞了某一接口的狀態字後，就會導致CPU誤認為該接口有輸入/輸出請求而停止工作，轉去執行相應的輸入/輸出服務程序。但由於該接口本身並沒有輸入/輸出數據
，從而使CPU資源被該服務程序長期占用而不釋放，其它任務程序無法執行
，造成整個係統出現“死鎖”。對這種幹擾造成的“死鎖”現象，可以采用“時間片”的方法來解決。其具體步驟如下：

（1）根據不同的輸入/輸出外設對時間的要求，分配相應的最大正常的輸入/輸出時間
；

（2）在每一輸入/輸出的任務模塊中，加入相應的超時判斷程序。這樣當幹擾破壞了接口狀態而造成CPU誤wu操cao作zuo時shi，由you於yu該gai外wai設she準zhun備bei好hao信xin息xi長chang期qi無wu效xiao，經jing過guo一yi定ding時shi間jian後hou，係xi統tong會hui從cong該gai外wai設she的de服fu務wu程cheng序xu中zhong自zi動dong返fan回hui，保bao證zheng了le整zheng個ge軟ruan件jian的de周zhou期qi性xing不bu受shou影ying響xiang
，從cong而er避bi免mian了le“死鎖”現象的發生。

5  結語

以(yi)上(shang)討(tao)論(lun)的(de)各(ge)種(zhong)抗(kang)幹(gan)擾(rao)措(cuo)施(shi)，已(yi)經(jing)成(cheng)功(gong)地(di)在(zai)作(zuo)者(zhe)研(yan)製(zhi)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)監(jian)控(kong)模(mo)塊(kuai)中(zhong)得(de)到(dao)了(le)應(ying)用(yong)。實(shi)踐(jian)證(zheng)明(ming)，采(cai)取(qu)了(le)上(shang)述(shu)的(de)措(cuo)施(shi)以(yi)後(hou)


，係(xi)統(tong)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)能(neng)明(ming)顯(xian)增(zeng)強(qiang)
，以(yi)前(qian)的(de)一(yi)些(xie)故(gu)障(zhang)現(xian)象(xiang)，比(bi)如(ru)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)屏(ping)在(zai)工(gong)作(zuo)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)時(shi)出(chu)現(xian)抖(dou)動(dong)、不穩，嚴重時無顯示的現象，完全消失。