一、問題背景

客戶使用我們的功率分析儀（PA）搭建伺服電機測試平臺，系統分為驅動器柜、電機平臺、測控柜3個分離的機柜。PA安裝于測控柜內，驅動柜驅動器輸出通過電纜連接到電機平臺，電機轉軸上安裝扭矩傳感器，傳感器所有連接線引到測控柜，由柜內電源供電，傳感器輸出信號接入PA電機測量單元扭矩BNC接口。傳感器輸出100kHz±50kHz脈沖對應0±5Nm扭矩。

調試中發現，驅動器上電但未開啟輸出，電機轉軸處于自由靜止狀態，測量到一個較大的值。用示波器測量傳感器輸出，發現100kHz脈沖上每個幾個周期出現一些尖峰振蕩，經過比較器后多了些脈沖，導致測頻結果高于100kHz。那么干擾信號從何而來？首先懷疑是驅動器，驅動器斷電干擾消失。把傳感器電纜從傳感器處拔出，100kHz和干擾都沒有了。證明干擾由驅動器產生，通過驅動器輸出線、電機、扭矩傳感器及連線耦合到PA。

二、解決問題

這一款驅動器比較特殊，變頻器不輸出時內部開關管依然處于工作狀態，相比其它變頻器這款干擾很大。分析其噪聲模型如下圖所示，驅動器輸出共模電壓，繞組與機殼間存在寄生電容C1，機殼與傳感器電路有寄生電容C2，形成傳導路徑，電機和傳感器殼體作為中間導體雖然接地，不過驅動器、電機、測控柜距離較遠，接地線阻抗高中間導體電位并不為零，仍有高頻共模電流通過電纜進入PA。PA扭矩輸入是BNC型端子，內部電路地對機殼多少有一些空間雜散電容C3（約幾十pF），共模電壓在兩信號線產生不對稱的電流，從而在線路阻抗上轉化為差模電壓疊加在正常信號中。

從安全方面考慮，三個機柜都必須接大地，強電線路與信號線分開避免干擾這些都是要遵循的基本原則。實際機柜間位置較遠，接地對于高頻干擾改善不多，只作為安全措施。解決這種問題一般考慮是從干擾源、傳播路徑、敏感設備三方面著手。驅動器和PA是成型的設備，不便于改動，考慮從傳播路徑入手，使用多芯屏蔽電纜連接扭矩傳感器到測控柜，傳感器端屏蔽層連接到傳感器外殼，也與電機平臺連通，另一側屏蔽層接到測控柜機殼。最初的時候屏蔽層通過一根較長的線連接到測控柜，發現并沒有改善，最后使用銅片將整根線壓到機柜，干擾得到很大衰減。