柴油发电机组交流电源输出指示灯干扰问题的研究

蒋继云，张延晶

（1.泰豪科技股份有限公司，江西 南昌330096；2.空军驻江西地区军事代表室，江西 南昌330096）

0 引 言

柴油发电机组控制回路中常使用LED指示灯作为交流电源输出指示灯。柴油发电机组的电磁环境复杂、控制电缆和电源电缆在同一个控制柜中交叉或并行布置、线缆长等原因，柴油机发电机组发电后，电源电缆有电流经过时在其外围会形成磁场，磁场的变化在电源电缆上形成电场，即为感应电压，感应电压通常在5～20 V之间。由于LED指示灯抗干扰性差及工作电压低，感应电压致使柴油发电机组在未合闸输出的状态下交流电源输出指示灯LED也会出现微亮，直接影响着操作人员对柴油发电机组工作情况的判断和进一步操作。

1 LED简介

LED俗称发光二极管，关键部分是半导体晶片，由两种半导体组成，一种是P型半导体，一种是N型半导体，这两种半导体共同合成一个P－N结。导线电流经过发光二极管时，电量会由N区导向P区，在P区里电量跟空位复合，就会发出光能，使发光二极管发亮。

LED灯具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光、高亮度、低热量、使用寿命长等优点。发光二极管耗能低，正常发光二极管的工作电压在2～3.6 V，功率较小，不大于0.1 W。

2 感应电压的产生

（1）交变磁场感应

柴油发电机组的发电机、通电的电源电缆、电流互感器和电容等的周围都有极强的交变磁场，由法拉第电磁感应定律相关原理可知，处在交变磁场力的电缆会被感应形成感应电压。对柴油发电机组交流电源输出指示灯感应电压进行检测，当感应电压达到2.6 V时，交流电源输出指示灯的LED就会发光，造成交流电源输出指示灯误指示。

（2）电源滤波器对地电容产生漏电流

柴油发电机组中采用电源滤波器抑制交流输出电源产生的共模干扰和差模干扰。电源滤波器中配置X电容和Y电容，其中X电容用于消除差模干扰，Y电容用于消除共模干扰。但在电源滤波器中的Y电容会致使柴油发电机组的漏电流变大。这就对柴油机发电机组的接地要求提高，如果接地不良，漏电流就会造成电压差，一旦电压差达到交流电源输出指示灯LED的发光门限电压时，LED就会发光，造成交流电源输出指示灯误指示。

（3）非线性器件产生的干扰

在永磁逆变柴油发电机组中，逆变器具有中频交流转换成直流、再由直流转换成工频交流的功能。在逆变器中配置有交流和直流相互转换的器件，以及一些整流、滤波器件，这些器件都属于非线性器件，会对永磁逆变柴油发电机组中的其它器件产生电磁干扰。此外，逆变器采用SPWM脉冲宽度调制计算方法，会产生开关频率响应的高次谐波群，其高载波频率和场控开关器件的高速切换所产生的电磁干扰相当严重，对逆变永磁柴油发电机组中其它器件产生电磁干扰。

（4）电缆间由于感应电容形成的干扰

在柴油发电机组中，电源电缆同控制电缆有相互交叉现象，导致在相近的平行电缆之间形成电容。如果电缆比较短，那么形成的电容较小，不会产生影响；如果电缆比较长，那么电缆间形成的电容就会产生感应电压，当感应电压接近交流电源输出指示灯的LED发光门限电压时，LED就会发光，造成交流电源输出指示灯误指示。

3 解决措施

根据对柴油发电机组控制电路的分析以及电磁兼容设计经验，对柴油发电机组交流电源输出指示灯LED干扰问题采取的解决措施有：

（1）选用高触发电压的抗干扰型的LED指示灯

针对柴油发电机组交流输出指示灯误指示问题，经与指示灯厂家探讨，选用高触发电压的抗干扰能力强的指示灯可以解决该问题。这类指示灯的内部电路进行了改进，比普通的指示灯多了1个门限值电路，提高了LED的门限电压，使得LED的门限电压由原理的3.6 V提高到了30 V，解决了柴油发电机组交流输出指示灯干扰问题。

（2）在指示灯上串联电阻

根据能量守恒定律，指示灯上的感应电动势即为指示灯的电源电动势，全电路公式：

式中，E是电源电动势，单位为伏特（V）；R是负载电阻；r是电源内阻。

电源内阻r为零，灯阻为R1，在交流电源输出指示灯上串联一个电阻R2，则：

通过公式可知，在交流电源输出指示灯上串联一个电阻进行分压，可以有效降低指示灯LED的感应电压。但如果电阻越大，电阻上得到的分压就越大，通过电阻上的电流就越小，如果电阻过大就会影响交流电源输出指示灯的正常点亮，因此在解决实际问题时，应根据交流电源输出指示灯的实际感应电压选用合适的电阻。

（3）线路隔离

调整柴油发电机组控制原理，采用输出接触器辅助触点或与输出开关同步合闸的中间继电器的常开触点，对相互干扰的元器件回路进行隔离，降低元器件之间的相互耦合和感应。

图1为柴油发电机组交流电源输出合分闸及输出指示控制原理图，采用图1（a）的控制原理，在试验时，交流输出接触器KM1未合闸，会出现交流电源输出指示灯HL1和HL2微亮的情况。

图1 柴油发电机组交流电源输出合分闸及输出指示控制原理图

采用线路隔离的方法，如图1（b）所示，将交流电源输出指示灯HL2的一端通过交流电源输出接触器KM1的常开辅助触点与交流电源输出指示灯HL1进行隔离。调整原理后，经试验，交流输出接触器KM1未合闸时，不会出现交流电源输出指示灯HL1和HL2微亮的情况。

（4）线缆屏蔽

导线选用屏蔽线，电缆选用屏蔽电缆，多芯电缆选用单芯屏蔽且双绞式的屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层接地应有效、可靠，从而避免电缆线上产生感应电压。

（5）接地

可靠、合理接地可消除因电源滤波器对地电容产生的漏电流造成的地电位差而形成的干扰源。

4 结束语

在柴油发电机组控制系统中，感应电压是普遍存在的，产生干扰因素较多。在实际解决交流电源输出指示灯干扰问题时，应先根据实际情况定位产生干扰的原因，因地制宜，根据实际原因全面的考虑解决措施，可采用本文中的一种或多种解决措施实施有效的抗干扰，以保证柴油发电机组交流电源输出指示灯的正常指示。