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陕西旋星电子科技有限公司总经理罗应显博士在嘉宾演讲环节发表了题为《风机通讯故障—电磁兼容与激光滑环》的演讲：
非常荣幸来到大会作报告，我主要讲一下风机的通讯故障——电磁兼容与激光滑环。下面我就按照以下几个方面介绍一下：
首先介绍一下我们公司的基本状态，我们属于中航工业的子公司，取得了11项IEC国际标准，在中国算是比较多的企业。这是整个产品线，这是国内一些军工单位，这是军用市场。这是我们的一些体系和一些冠标线，相关的资质，武器装备保密都是比较健全的，我们也是华为的合格供应商。
下面介绍一下我们有三大实验室，主要是有可靠性实验室，还有RoHS的实验室，为研发提供了比较好的条件，很多实验我们自己都可以做，同时也有CNAS认证的，一般实验都是自己可以满足。然后我们的实验室也做一些电磁兼容的，包括高频的，像电机干扰的分析，风机可能会受到雷达，我们也会做一些仿真和模拟，也是有这样一些仪器设备。
下面重点介绍一下我们所做的产品实际上就是风电里面的一个变桨滑环，但是传统的产品来讲它是一个接触式的，会导致一些干扰的问题，但是对于业主也好，或者对于主机厂来讲，更希望的是部件可靠性很好，能够保证设备，因为风机的寿命要求很长，但是滑环作为一个易损的，同时也会引入一些干扰，所以大多数看它的通讯故障里面，变桨的故障率是比较高的。
实际上机舱里面所有的电磁干扰基本上都是这样一个模式，干扰源和敏感设备，机舱里面实际上有很多电缆相互是不限制走在一起的，线的传导还有空间的辐射，空间的辐射比如电机产生的一些干扰，还有变频器，还有比如说轮毂里面的调节电机的PWM的调波产生了低频的干扰很难处理。还有接地干扰，机舱和轮毂之间都是通过大地连在一起，也做了很好的接地，但是事实上在接地的时候有很多回流，我们发现机舱对地的参考电压可能有2V、3V，在机舱里面可能不一样，参考点评拉低了，也会引入一些故障。这是地地，现在机柜里面很多通过铜网联结在一起，通过多点和单点也会存在不少的干扰，所以表面上我们已经把地感觉建的很好了，但是事实上某些接地点恰恰就引入了干扰的来源。
滑环实际上大家应该都比较清楚，在机舱里面它是属于轮毂和机舱之间连在一起。轮毂大家知道它的电磁兼容性能比较好，但是在电池上都要求屏蔽电缆，但是恰恰我们很多动力电、信号线全都是近距离的耦合在一起，所以这个地方会产生一些干扰和耦合，也是干扰的一个来源。
对于干扰的一个来源来讲，大家不限制最基本的原则，比如动力线和信号线大概需要多少的距离大概都算一下，包括接地的地方尽量保证较好的接地电阻。但是因为在滑环里面空间有限，大家看到很多动力线全部是耦合在一起的，而且大多数滑环做出来是同轴的，同轴会面临相互环间的串扰，因为在一定频率范围内会产生一个磁场，磁场会穿过线圈，穿过线圈就会产生干扰，这也是一个干扰的来源。
实际上滑环的干扰来源一方面是来源于空间的干扰线其实就是一个干扰源，为什么这么讲？因为事实上滑环产品包括和电机的原理是一样的，它是环道在一起进行换向，实际上在换向过程中环的表面包括刷的触点并不是绝对的光滑，中间会有一些断点，断点电流流固的时候会产生电流收缩，收缩到每一个点上，每一个点上实际上有收缩电阻，不同的收缩电阻在电流高速变化的情况下，在频率波动的情况下就会产生一些干扰，虽然对电磁兼容里面就是电流的变化和电压的变化，就是两个微分导致了它的这个变化而引起的干扰。同时本身滑环里面产生的干扰很难辐射出来，因为大多数产品它的外壳是铝合金材质的，就在内部来回反射折射，很难出来，基本上能出来的地方就是电缆，通过电缆，电缆一方面产过来可以从机舱走，也可以往轮毂走，另外这个频率稍微高一点的情况下会有空间的辐射，比如说满足一定的波长就会满足空间辐射，整个空间都有这样一个干扰。
它的耦合主要的形式有两种，第一种就是它是同轴的这个环和环之间的分布，导致了它极容易耦合，是单匝线圈的耦合。另外是环间分布电容耦合。另外比如在长期磨损中，大家可能也会发现我的产品在最初使用了一年或者两年它的故障率比较低，实际上因为作为一个新的产品来讲，它的环道的磨损很小，相对比较光滑，产生的收缩电阻坑坑洼洼的地方很少，它的压降会比较小，所以产生干扰相对会少一些，但是使用当中不断磨损，在磨损的时候会产生轻微的空气的电弧，也会导致一定频率的干扰信号。
另外就是它的模序，我们也做了电磁的仿真，进行了真的环和不同的频率来看这个分布电容在什么样的范围类似于做一个滤波，我的信号穿过来，什么样的波长可以过去，什么样的波长可以反射回去，如果频率比较多，用500K或者485的通信可能比较好，但是如果随着频率增加返回的就会越多，阻抗就不太匹配了，所以最终传递的信号它的质量也会下降。我们建立了它的整个等效模型，就是耦合的总线上的等效模型，实际上有两种方式，一个是感性的，一个是柔性的，就会导致信号打出来以后明显发生变化，从波型的变化也大概可以分析出它产生干扰的原因和它的机理，或者它接下来会导致某些数据报会丢，我们也做了一些研究。
这个是我们实际测量的，在机舱里面，比如说24V会干扰，当然一般24V干扰也不怕，但是事实上正是因为这些干扰的产生，因为继电器的失效主要是老化还有触点，触点实际上是处于抖动状态，但是实际上作为继电器的选型来讲它的寿命是比较OK的，型式实验或者疲劳实验都做得比较充分，但是可能上去之后就会发生这样的。下面这是我们看到的总线，就是通讯的波形也发生了变化，干扰比较明显。逻辑判断是200毫伏，如果低于200毫伏就没有办法判断。这是我们把整个包打开之后它会产生类似于像毛刺的干扰，虽然毛刺这个地方很多数据都已经丢失了，当然对于通讯来讲在总线上不断训练，5毫秒、10毫秒、20毫秒，但是大家在最底层看不到这个数据，我们也可以看到。我们也做了一个通信的分析仪器，把它抓起来就可以把这个数据包解码出来，然后也同步发现在产生保护的地方基本上在从发状态。
因为传统的有刷，同时里面有比较干扰的耦合所以我们提出一种方法就是能不能从通讯的，所以我们也想能不能里面也是用光的通讯解决问题，当然现在很多厂家做型式试验的时候做无线，有很多种方式。
这是我们产品研发的一个基本状态，实际上我的原理就是这样，总线性能过来之后FPG把它转化成为驱动光驱件去发光，对称。事实上激光带宽非常宽，但是在风机上我们最终做的以太网也就1个G。另外在激光头上也做了特殊的处理，这样打出来是类似于一个光斑。这是我们做得模块基本性能，它的抗干扰性能就会非常优越，产品形式就是在我们后面加装了这么一个模块，它的输入输出的接口和原有的是保持一致的，做了一些相关的EMC。目前我们这个产品装的应该说在每个机组大多数上都已经装过了，而且最长的应该跑了接近六年了。正是我们改变了它干扰引入源，所以它的整个数据包被丢掉的概率就会很小，本身我们机柜里面就有电路，滤波器，再加上通讯做好之后，变桨系统的健壮性是可以得到保障的。谢谢各位！
（发言整理自现场速记，未经本人审核）
