高共模干扰环境下电压测量解决方案-光隔离探头

　　这些年随着新能源异军突起，光伏、风力发电、电动汽车、交通运输等领域的电力电子半导体器件得到了快速的发展，在技术上电力电子器件向着更高的电压，更快的开关频率，以及更低的损耗方面发展，随之而来的由高压，高频的技术所带来的问题在研发时也越来越棘手。由于开关器件工作时的高频/高压所导致的复杂的电磁场环境，在电子测量领域也面临着越来越严重共模干扰信号的影响，那么在高压/高频的环境下我们要怎样保证测量的准确性呢?

　　什么是共模干扰？

　　任何两根电源线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示。

　　共模干扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;

　　差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰，它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。

　　在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。

　　共模干扰产生的原因

　　1.电网串入共模干扰电压。

　　2.辐射干扰(如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源)在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，

　　3.地线-零线回路面积与地线-火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。

　　4.接地电压不一样，简单的说就电位差而造就了共模干扰。

　　5.设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。

　　那么如何避免共模干扰对测量的影响?

　　1.采用屏蔽双绞线并有效接地

　　2.强电场的地方还要考虑采用屏蔽

　　3.布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线

　　4.不要和高频开关设备等易产生干扰的设备共用同一个电源

　　5.采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小)

　　6.使用差分或隔离电路

　　我们在电子测量中常常用差分探头的方法来减少共模干扰对我们电路测量方面的影响。

　　我们有比差分探头更好的方法吗?

　　差分探头虽然有抑制共模噪声的能力，但是会受到高频的限制，一般差分探头高频抑制能力都不是太高。而光隔离方式，因为采用光电隔离方法将前端通过光信号与后端电路连接起来，完全隔绝了传输过程中的可能受到的共模干扰信号的影响。所以光隔离的方式的共模干扰抑制能力CMRR不受电压和频率的影响。

　　在高压和高频开关环境下，例如高速列车的VVVF变频调速器中，上桥臂开关器件的门级电压Vge，因为共模干扰和浮地的影响，波形形变严重，且幅值波动较大(浮地的关系)。对其问题的分析很难判定是测量的问题还是驱动电路的问题。而光隔离探头能很好的解决这个问题。

　　此外，在高压环境下除了共模干扰的问题，还有人员和设备安全的问题，完全的电气隔离是保障人员和设备安全的一个充分条件。同时对于能够远距离测量也是需要考量的一个测试条件。

　　光隔离探头应用的领域：

　　电网GIS特高压空气开关

　　高铁/车载/船舶高压设备

　　风力发电机安装与调试

　　高压变频器测量

　　半导体设备

　　医疗设备

　　高能物理实验

　　以上内容由普科科技/PRBTEK整理分享， 西安普科电子科技有限公司致力于打造仪器配附件一站式供应平台。主营范围：示波器测试附件配件的研发、生产、销售。涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、柔性电流探头、近场探头、电流互感器、射频测试线缆、各类仪器测试附件等。更多信息，欢迎登陆官方网站进行咨询：http://www.prbtek.cn