变频器等设备在工业控制系统中的“干扰”分析1：90%的电磁干扰问题是共模电流导致

本系列文章参考了西瓜视频-杨继深老师的《深讲电磁兼容》相关视频内容，这里向杨老师致敬。    

    工业控制系统中，变频器是比较常见的容易产生电磁干扰的设备，不管使用的是PLC，还是小型嵌入式硬件设备，都有可能被变频器干扰。我的专业方向是嵌入式硬件产品开发，所以干扰问题经常遇到，有时候也是没有很好的办法去解决，一般要么是加外置的隔离器，要么就是在软硬件上做一些辅助性的措施，但是对于其中的干扰原理，比较肤浅，这个主要是因为“干扰”本身是一种看不见摸不着的东西，有些人戏称为“玄学”。
    查阅相关的资料，90%的电磁干扰问题是共模电流造成的，与共模电流相对应的是差模电流。

差模电流：

   在设计意图中的电路路径上流动的电流。驱动这个电流的电压是差模电压。

共模电流：

   在设计意图之外的路径上流动的电流，驱动这个电流的电压就是共模电压。

所以可以简单的理解成，差模电流是我们说的正常电流，而共模电流就是“干扰”。下图简单的绘制了两种电流特点：

  差模电流存在于电路的正常回路中，共模电流则是正常线缆（比如动力电缆）通过杂散电容（看不见的电容）在“大地”上产生了共模电压，进而生成了共模电流。 

  所谓“骚扰地”，就是在变频控制柜里，控制柜外壳，或者电源PE地上产生了骚扰信号，会有干扰电压。而且共模电流的大小经常与“接地”的状态有关。还跟信号源的频率有关系。

几个关键的概念：

1、电路的工作仅仅需要差模电压和差模电流。

2、除了天线靠共模电压、共模电流来接收电磁波和发射电磁波意外，没有其他电路依靠共模电压、共模电流工作。

3、大多数共模电压、共模电流都是EMI（电子产品对周边设备的干扰）问题的元凶。

4、电路收到EMI的影响，主要是因为在电路中产生了差模噪声。共模和差模之间在某些环境下，是可以互相转换的。

     这就导致，本来干净的差模信号，添加了差模噪声，所以正常的信号就被干扰了。

5、共模电压通常是差模电压、差模电流（对大地）产生的。