專利名稱：電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備與方法
技術領域：
本發(fā)明是對傳導性電磁干擾(EMI)噪聲進行識別和控制，使之達到相應EMC標準的設備和方法，屬于電磁兼容設備設計和的技術領域。
背景技術：
目前國內外在解決傳導性電磁干擾噪聲問題上，基本停留在對已有噪聲分離網絡特性的理論分析和參數性能改善上，而在傳導性電磁干擾噪聲的控制方法研究中，所作的也基本都是針對某種或某類特定的被測裝置(EUT)所進行的傳導性電磁干擾識別、消除或響應參數的研究與解決。如印刷電路板、DC/AC開關電源等。本發(fā)明在上述理論起點上，將完成針對一般性被測裝置的一整套實際的傳導性電磁干擾(EMI)噪聲識別與控制的硬件裝置及相應的處理軟件?？蓪崿F(xiàn)噪聲分離、識別、計算和濾波器設計，進一步完成功率濾波器標準歸一化設計、濾波器優(yōu)化處理和硬件電路自動連線等諸多能夠面向企業(yè)解決實際問題的實用性功能。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是針對上述問題而提出的電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備與方法，它可以為企業(yè)和產品設計工程師提供完善而經濟實用的傳導性電磁干擾總體解決方案，本發(fā)明既可以滿足電磁兼容一般性檢測要求，同時又可以為下一步控制電磁干擾噪聲提供有效、經濟和標準化的工具，并且實現(xiàn)全過程自動化處理目標。
技術方案目前電磁兼容性已經成為一種強制性標準，電氣與電子產品無論在國內還是國際市場銷售，都必須達到相應的EMC標準。本發(fā)明提出了當前傳導性電磁干擾測量和特征識別一體化綜合解決方案，系統(tǒng)包含了具備噪聲分析、識別、計算和濾波器設計功能的軟件系統(tǒng)，給出了性能指標和改進方案；同時結合噪聲抑制提出了標準功率濾波器的設計思路和準則，結合一般性被測設備完成了普通濾波器原型機的制作，并最終將電磁干擾噪聲信號測量和控制過程相結合，形成了一整套完整的處理方案。主要由以下幾個部分組成1、具備噪聲分析、識別、計算和濾波器設計功能的軟件系統(tǒng)噪聲識別與控制軟件在傳導性電磁干擾(EMI)測試中扮演著極其重要的角色，軟件主要功能說明如下①“總噪聲測量(Total Noise measurement)”，用來測量電磁兼容(EMC)標準(如美國FCC標準)所要求的混合噪聲總量。
②“來自分離網絡的共模/差模噪聲分量(CM/DM Noise From DiscriminationNetwork)”，用來顯示經過分離網絡模態(tài)分離之后的噪聲分量并且為進一步的噪聲抑制分析提供有益的診斷信息。
③“比對EMC標準的噪聲超調量(Noise Level Exceeding EMC Regulation)”，用以提取EMC標準限制線上的噪聲超調水平，同時該信息為共模/差模濾波器設計中所必須的模態(tài)噪聲分量的頻率響應建立了原始數據。
④“原始濾波參數(Original Filtering Parameter)”，該參數由上面獲取到的數據轉化而成。包括將決定濾波性能的帶通、帶阻、低通、高通等濾波器性能。
⑤“功率線濾波器設計(Power Line Filter Design)”，在該步驟中由計算機根據④“原始濾波參數”中的信息對共模和差模濾波器進行設計，整個過程由一體化的標準程序實現(xiàn)。
⑥“噪聲抑制結果(Noise Suppression Results)”，用來顯示經過噪聲診斷和濾波器抑制后的測量結，以及諸如共模、差模分量各降低了多少個分貝的噪聲和經過處理的系統(tǒng)是否已滿足了EMC標準等細節(jié)。
⑦“電磁兼容測試報告(EMC Test Report)”，利用該選項創(chuàng)建測試報告，內容包括導致原系統(tǒng)沒有通過電磁兼容標準的主要原因及濾波器設計中的相關信息。
2、針對功率線濾波器(power line filter)設計中的EMI標準化、歸一化研究首次在功率線濾波器(power line filter)設計中提出EMI標準化和歸一化的濾波器設計思路，通過計算機電路仿真進行選取，原則是依據最少元件使用量和最低經濟成本，同時優(yōu)先考慮電容器件為主的濾波器方案，使標準功率線濾波器在對CM和DM擁有良好抑制效應的同時，還具有最簡便和經濟性優(yōu)點，并易于全自動化處理實現(xiàn)。
同時嘗試功率濾波器的硬件電路實現(xiàn)方法，即通過根據提取出來的模態(tài)信號分離量和濾波器歸一化設計得到的元件參數值，在功率線濾波器(power linefilter)設計中自動實現(xiàn)電路硬件連接。
在對傳導性EMI信號進行噪聲識別的同時，相對應的噪聲控制技術也已取得較大進展，主要體現(xiàn)在功率線濾波器(power-line filter)的計算機輔助設計方面。一般說來，根據標準濾波器拓撲結構，可將濾波器分成CM和DM兩部分，如說明書附圖1所示。采用二階濾波器結構，共模濾波器由LCM和CCM組成，差模濾波器由LDM和CDM組成，則固有頻率為fr,CM=12πLCM·CCM=12π(LC+2LD)·2Cy≈12πLC·2Cy---(1)]]>fr,DM=12πLDM·CDM=12π(2LD+Lleak)·CDM≈12π2LD·CDM---(2)]]>(1)(2)式可以根據各自的諧振頻率、已知的常用器件固定參數和濾波器40dB斜率的頻率衰減特性，通過方程解得其中的變量參數。
考慮到二階濾波器應當具備40dB斜率的頻率衰減特性，因此衰減曲線的臨界點決定了角頻率為f，r＝f0·10-A/40(3)上式中A為臨界點的衰減值，f0為臨界點頻率。由此可以得出結論當(1)式中的某個元素一旦確定，我們即可通過方程解得其它得參數變量。通常我們選擇盡量大的電容以使得電感的值盡量小。
更進一步，研究既能同時適合共模和差模噪聲濾波、又能從經濟角度出發(fā)使用盡可能少的電路元件并易于在系統(tǒng)中電路自動實現(xiàn)的濾波器拓撲結構，以實現(xiàn)標準化一體化的濾波器設計方案。此外，在綜合解決方案中，濾波器硬件結構的自動實現(xiàn)同樣也是值得關注的，可考慮將電路中的每一個基本濾波元件以并聯(lián)和串連連接方式來匹配通過濾波器仿真計算出的設備參數值。
3、結合一般性被測設備制作的普通濾波器原型機由于開關電源的內阻抗為濾波器設計的一個重要依據，在進行濾波器設計時，負載阻抗是必須確定的一個技術指標，開關電源的內阻抗就是我們所要確定的負載阻抗。
如說明書附圖2所示，用高頻電流線圈互感器進行內阻抗測試的實驗裝置包括了一個注入式電流線圈互感器、一個檢測式電流線圈互感器、一信號發(fā)生器和一頻譜分析儀。要測量的未知阻抗以bb’端的阻抗ZX來表示，兩高頻電流線圈互感器和耦合電容以及未知阻抗組成了一條回路。信號發(fā)生器輸出一正弦波信號Vw注入到注入式電流線圈互感器，于是電路中就產生Iw的電流，頻譜分析儀可以檢測到Iw對檢測式電流線圈互感器的作用結果。通過信號發(fā)生器不同頻率點輸出的調節(jié)，就可以在檢測式電流線圈互感器端獲取不同頻率點的值。
附圖3給出了在aa’端的注入式電流線圈互感器的等效電路圖，Vsig和Zsig分別是信號發(fā)生器的輸出電壓和內阻抗，Ip是注入式電流線圈互感器的輸入電流，Lp、Lw和M分別是一次側、二次側的自感和互感。
附圖4是雙電流線圈互感器法的實驗等效圖，可得VM1＝(ZM1+ZM2+ZC+Zx)Iw(1)令Zin＝ZM1+ZM2+ZC，則公式(1)變?yōu)閂M1＝(Zin+Zx)Iw(2)通過公式(2)，未知阻抗Zx可以用下式表示Zx=VM1Iw-Zin---(3)]]>檢測式電流線圈互感器中通過的電流Iw由下式決定Iw=Vp2ZT2---(4)]]>這里Vp2是檢測式電流線圈互感器所測得的電壓，ZT2是該電流線圈互感器校準后的轉移阻抗。
將VM1＝-(jwM/(Zsig+jwLp))Vsig和(4)代入(3)中
Zx=(-jwMVsigZsig+jwLp)ZT2Vp2-Zin---(5)]]>令K＝(-jwMZT2/(Zsig+jwLp))，公式(5)可簡化為Zx=KVsigVp2-Zin---(6)]]>保持信號發(fā)生器輸出Vsig不變，對于一個給定頻率來說KVsig是一固定的系數。如果有一已知阻值的高精度電阻Rstd＞＞|Zin|，并用該電阻取代ZX，則固定系數KVsig可通過下式得到KVsig≈RstdVp2|Zx=Rstd---(7)]]>要測Zin，將ZX短路，得Zin=KVsigVp2|Zx=0=RstdVp2|Zx=RstdVp2|Zx=0---(8)]]>最后將開關電源接入電路并打開電源，則開關電源的內阻抗為Zx=KVsigVp2|Zx=SMPS-Zin=RstdVp2|Zx=RstdVp2|Zx=SMPS-Zin--(9)]]>測得開關電源的內阻抗后，就可以進行EMI濾波器的設計了。
(1)差模濾波器的設計技術指標通帶最大衰減Ap＝3dB；截止頻率fc＝500Hz；阻帶最小衰減As＝20dB；達到指定衰減As的最低頻率fs＝5KHz；終端電阻Rs為50Ω，RL通過高頻電流線圈互感器測得。
由L=RLωC·L′,C=1ωCRL·C′]]>經計算得n＝1，C＝0.1uF。
(2)共模濾波器的設計技術指標通帶最大衰減Ap＝3dB；截止頻率fc＝500Hz；阻帶最小衰減As＝30dB；達到指定衰減As的最低頻率fs＝5KHz；終端電阻Rs為50Ω，RL通過高頻電流線圈互感器測得。
由L=RLωC·L′,C=1ωCRL·C′]]>經計算得n＝2，C＝0.1uF，L＝33mH。
將差模與共模濾波器綜合考慮設計在一張圖中最后選取的濾波器模型為如說明書附圖5所示。
4、傳導性電磁干擾(EMI)噪聲診斷與抑制全自動系統(tǒng)硬件實驗平臺在研制出從被測設備中提取傳導性電磁干擾(EMI)總噪聲的核心器件-線阻抗穩(wěn)定網絡LISN(line impedance stabilization network)和將初始混合噪聲進行模態(tài)分離的核心器件-CM/DM分離網絡(discrimination network)的基礎上，以上述器件為核心，連接商用開關電源、固緯GSP-827頻譜分析儀或DS02902虛擬儀器，配套自行開發(fā)的濾波器設計軟件，確定了整套綜合系統(tǒng)進行噪聲分析、識別、計算以及功率線濾波器設計的實施方案，實現(xiàn)了頻譜分析儀測量分析數據與PC之間的通信，完成了系統(tǒng)軟/硬件調試。組建了系統(tǒng)實驗測試平臺。EMI噪聲控制設備的電路原理圖如說明書附圖6所示。
本發(fā)明德電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備包括主測量裝置、EMI濾波器、噪聲模態(tài)分離網絡、頻譜分析儀、計算機；其中，主測量裝置輸入端的相線中線地線分別接外部的商用電源，主測量裝置強電信號輸出端的分別接EMI濾波器的三個輸入端“Lin、Nin、Gin”，EMI濾波器的三個輸出端“Lout、Nout、Gout”分別接被測設備，主測量裝置輸出端的弱電信號VL-G，VN-G分別接噪聲模態(tài)分離網絡的輸入端，噪聲模態(tài)分離網絡輸出端的共模分量CM、差模分量DM接頻譜分析儀的輸入端，頻譜分析儀與計算機相接，將測量到的噪聲波形數據輸入到計算機中。
主測量裝置輸入端的相線即第一電感線圈的輸入端、中線即第二電感線圈的輸入端、地線分別接外部的商用電源，主測量裝置的強電信號輸出端即第一電感線圈的輸出端、第二電感線圈的輸出端、地線分別接EMI濾波器的三個輸入端“Lin、Nin、Gin”，EMI濾波器的三個輸出端“Lout、Nout、Gout”分別接被測設備的“l(fā)ine、neutral、earth”端；主測量裝置的弱電信號輸出端VL-G，VN-G分別接噪聲模態(tài)分離網絡中第三電感線圈、第四電感線圈的輸入端。
控制方法為
①將從商用電源過來的強電信號通過主測量裝置輸入到被測設備EMI濾波器，為被測設備提供工作電源，②在主測量裝置的另一輸出端提取被測設備EMI濾波器的電磁干擾“EMI”噪聲信號后，輸入到噪聲模態(tài)分離網絡的共模CM/差模DM分離網絡DN進行模態(tài)分離，將分離的信號送頻譜分析儀，而后由診斷軟件對從頻譜分析儀傳送到計算機上的信號進行處理，③通過軟件操作，首先獲取所要求的混合噪聲總量；接著軟件界面顯示經過分離網絡模態(tài)分離之后的噪聲分量，并且為進一步的噪聲抑制分析提供有益的診斷信息依據噪聲分量的性質設計差模濾波器或共模濾波器，④通過軟件操作提取EMC標準限制線上的噪聲超調水平，同時該信息為共模/差模濾波器設計中所必須的模態(tài)噪聲分量的頻率響應建立了原始數據；再獲取原始濾波參數，該參數由上面獲取到的數據轉化而成，包括將決定濾波性能的帶通、帶阻、低通、高通等濾波器性能；⑤通過高頻電流互感線圈法測量開關電源的內阻抗，作為濾波器設計的重要參數之一，建立實驗電路，分別就固定電阻接入、短路和開關電源接入三種情況進行測試，計算得到RL，依據此參數即可得到濾波器電路中電容“C5～C8”、電感L1～L8；其中電容C7＝C8，電容C2為經驗值，電感L3＝L4；⑥根據步驟⑤中所得到的各參數進行功率線濾波器設計，將設計的濾波器接入噪聲控制裝置，通過查看噪聲抑制結果，顯示經過噪聲診斷和濾波器抑制后的測量結果，以及諸如共模、差模分量各降低了多少個分貝的噪聲和經過處理的系統(tǒng)是否已滿足了EMC標準等細節(jié)；完成電磁兼容測試。
有益效果由于傳導性EMI模態(tài)干擾信號識別及其控制技術目前還不完善，很多問題尚未徹底解決，尤其是面向廣大中小型企業(yè)和用戶的智能化處理技術和綜合解決方案還未完全實現(xiàn)。現(xiàn)階段，針對當前的EMI檢測、抑制手段及國家制訂的強制性EMC標準，中小型企業(yè)需要的設備投資大，技術手段參差不齊，特別是一些以往缺乏電磁兼容設計經驗的企業(yè)，大量資金投入的回報往往是低效甚至徒勞的。比如，廣大中小型制造企業(yè)和電力用戶往往存在兩個方向上的極端解決方案EMC欠設計和EMC過設計。即在產品設計中基本忽略電磁兼容因素或過度強調電磁兼容因素，前者在產品設計完成后經過檢測一旦不能通過國家EMC強制執(zhí)行標準，所生產產品即只能返工；而后者則在產品開發(fā)過程中耗費了大量不必要的設備投入資金及檢測成本費用、人力等資源。兩者都將大大耗費企業(yè)的生產成本，造成各種資源的浪費和產品競爭力的下降。
本發(fā)明旨在產品滿足EMC標準的前提下，實現(xiàn)人力、物力資源的最優(yōu)化配置，最大化降低生產成本，提升經濟效益，提高產品競爭力。
對此，本發(fā)明提出了基于傳導性電磁干擾噪聲綜合識別和控制的整體EMI解決方案。新方案將噪聲測量和噪聲控制有機結合在一起成為一個綜合系統(tǒng)，系統(tǒng)包含了具備噪聲分析、識別、計算和濾波器設計功能的軟件系統(tǒng)，此外本發(fā)明還包括優(yōu)化功率線濾波器設計，形成標準化、簡約化、經濟化和易實現(xiàn)，并結合一般性被測設備制作的普通濾波器原型機，使之能同時對低頻共模和高頻差模信號實施有效濾除功能。可見，本發(fā)明就是針對那些中小型企業(yè)在EMI控制方面存在的實際困難，有目的性的提高其全面解決EMI問題的能力，使得大量中小型電力、電器與電子等制造企業(yè)和廣大的低端電力用戶少走彎路，同時最大程度的節(jié)約成本。上述思路和方法在國內外文獻報道中尚不多見，具有一定原創(chuàng)性和科學意義，再加上應用面廣，符合國內、國際因電磁兼容標準強制性執(zhí)行政策所帶來的巨大檢測和處理問題要求，市場用戶和需求明顯，具有較大開發(fā)價值。


圖1為功率線濾波器的一般拓撲結構線路結構示意圖。
圖2為雙高頻電流線圈互感器法的基本實驗建立。
圖3為雙電流線圈互感器法的實驗等效圖。
圖4為注入式電流線圈互感器的等效電路圖。
圖5為普通濾波器原型機的線路結構示意圖。
圖6為EMI噪聲控制設備的電路原理圖。
圖7為綜合EMI解決方案原理框圖。其中圖(a)為系統(tǒng)中的噪聲識別結構圖；圖(b)為系統(tǒng)中的噪聲控制結構圖。
具體實施例方式
以所建立的系統(tǒng)硬件實驗研究平臺為基礎，進行了開關電源拖帶阻性負載實驗研究，通過實驗數據實際論證了噪聲識別與控制綜合系統(tǒng)在處理傳導性電磁干擾(EMI)問題上的優(yōu)越性。
由線阻抗穩(wěn)定網絡LISN，AC/DC，24V 960W直流輸出開關電源接一組(3個)500W，5Ω并聯(lián)的電阻盤，由功率合成器combiner構成的噪聲分離網絡DN及GSP-827頻譜分析儀構成的EMI噪聲智能診斷系統(tǒng)，供電電源采用單相三線220V交流工頻電源。在測試中，改變所并聯(lián)電阻盤的個數及阻值，以獲取開關電源輸出端的電流變化，同時改變分離網絡I/O端線纜的接法使得頻譜分析儀分別對總噪聲，共模分量及差模分量進行波形采集。
將商用開關電源用作被測設備即噪聲源，以產生傳導性EMI噪聲，并以此作為我們測試系統(tǒng)的檢測對象，其研究實驗結果表明通過濾波器可以有效的控制傳導性電磁干擾噪聲分量和總噪聲，也證實了該傳導性EMI噪聲識別與控制綜合系統(tǒng)可有效地解決EMI問題。
主測裝置(線阻抗穩(wěn)定網絡LISN)的輸入端(包括L、N、G線)接商用電源，輸出端的強電信號(包括L、N、G線)輸入到EMI濾波器的三個輸入端(Lin、Nin、Gin)。濾波器中C1和C2用來濾除差模電流，L1、L2、C3和C4用來濾除共模電流，L1和L2為共模扼流圈(亦稱共模電感)，從濾波器Lout、Nout、Gout出來的強電信號已經得到抑制，而后輸入到被測設備(開關電源)。主測設備的信號線，即主測設備(線阻抗穩(wěn)定網絡LISN)的50Ω電阻上的電壓信號(包括N、L兩路)，作為噪聲模態(tài)分離網絡的兩路輸入信號，而分離網絡的輸出信號即是我們所分離出來的CM、DM信號，輸入到頻譜分析儀進行觀測，頻譜分析儀同時與計算機相接，將測量到的噪聲波形數據輸入到計算機中，通過計算機軟件，將噪聲波形再現(xiàn)并分析處理。
電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備包括主測量裝置1、EMI濾波器2、噪聲模態(tài)分離網絡3、頻譜分析儀4、計算機5；其中，主測量裝置1輸入端的相線L中線N地線G分別接外部的商用電源，主測量裝置1強電信號輸出端的分別接EMI濾波器2的三個輸入端“Lin、Nin、Gin”，EMI濾波器2的三個輸出端“Lout、Nout、Gout”分別接被測設備6，主測量裝置1輸出端的弱電信號VL-G，VN-G分別接噪聲模態(tài)分離網絡3的輸入端，噪聲模態(tài)分離網絡3輸出端的共模分量CM、差模分量DM接頻譜分析儀4的輸入端，頻譜分析儀4與計算機5相接，將測量到的噪聲波形數據輸入到計算機5中。
主測量裝置1輸入端的相線L即第一電感線圈L11的輸入端、中線N即第二電感線圈L12的輸入端、地線G分別接外部的商用電源，主測量裝置1的強電信號輸出端即第一電感線圈L11的輸出端、第二電感線圈L12的輸出端、地線G分別接EMI濾波器2的三個輸入端“Lin、Nin、Gin”，EMI濾波器2的三個輸出端“Lout、Nout、Gout”分別接被測設備6的“l(fā)ine、neutral、earth”端；主測量裝置1的弱電信號輸出端VL-G，VN-G分別接噪聲模態(tài)分離網絡3中第三電感線圈L31、第四電感線圈L31的輸入端。
控制方法為①將從商用電源過來的強電信號通過主測量裝置1輸入到被測設備EMI濾波器2，為被測設備提供工作電源，②在主測量裝置1的另一輸出端提取被測設備EMI濾波器2的電磁干擾“EMI”噪聲信號后，輸入到噪聲模態(tài)分離網絡3的共模CM/差模DM分離網絡DN進行模態(tài)分離，將分離的信號送頻譜分析儀4，而后由診斷軟件對從頻譜分析儀4傳送到計算機5上的信號進行處理，③通過軟件操作，首先獲取所要求的混合噪聲總量；接著軟件界面顯示經過分離網絡模態(tài)分離之后的噪聲分量，并且為進一步的噪聲抑制分析提供有益的診斷信息依據噪聲分量的性質設計差模濾波器或共模濾波器，④通過軟件操作提取EMC標準限制線上的噪聲超調水平，同時該信息為共模/差模濾波器設計中所必須的模態(tài)噪聲分量的頻率響應建立了原始數據；再獲取原始濾波參數，該參數由上面獲取到的數據轉化而成，包括將決定濾波性能的帶通、帶阻、低通、高通等濾波器性能；⑤通過高頻電流互感線圈法測量開關電源的內阻抗，作為濾波器設計的重要參數之一，建立實驗電路，分別就固定電阻接入、短路和開關電源接入三種情況進行測試，計算得到RL，依據此參數即可得到濾波器電路中電容“C5～C8”、電感L1～L8；其中電容C7＝C8，電容C2為經驗值，電感L3＝L4；
⑥根據步驟⑤中所得到的各參數進行功率線濾波器設計，將設計的濾波器接入噪聲控制裝置，通過查看噪聲抑制結果，顯示經過噪聲診斷和濾波器抑制后的測量結果，以及諸如共模、差模分量各降低了多少個分貝的噪聲和經過處理的系統(tǒng)是否已滿足了EMC標準等細節(jié)；完成電磁兼容測試。
如說明書附圖7(a)所示，從商用電源過來的強電信號通過主測裝置輸入到被測設備EUT，為被測設備提供工作電源。在主測量裝置的另一輸出端提取被測設備EUT的電磁干擾EMI噪聲信號后，輸入到共模CM/差模DM分離網絡DN進行模態(tài)分離，作為設計濾波器的依據。由于共模CM信號和差模DM信號屬于兩種不同模態(tài)的信號，需分別對其進行控制，所以在這里首先需對共模CM信號和差模DM信號從混合噪聲中進行分離。而后由診斷軟件對從頻譜分析儀傳送到計算機上的信號進行處理。
通過軟件操作，首先獲取所要求的混合噪聲總量；接著軟件界面顯示經過分離網絡模態(tài)分離之后的噪聲分量，并且為進一步的噪聲抑制分析提供有益的診斷信息；而后提取EMC標準限制線上的噪聲超調水平，同時該信息為共模/差模濾波器設計中所必須的模態(tài)噪聲分量的頻率響應建立了原始數據；再獲取原始濾波參數，該參數由上面獲取到的數據轉化而成，包括將決定濾波性能的帶通、帶阻、低通、高通等濾波器性能，結合所測得的開關電源內阻抗；進行功率線濾波器設計，根據“原始濾波參數”中的信息對共模和差模濾波器進行設計，整個過程由一體化的標準程序實現(xiàn)；查看噪聲抑制結果，顯示經過噪聲診斷和濾波器抑制后的測量結果，以及諸如共模、差模分量各降低了多少個分貝的噪聲和經過處理的系統(tǒng)是否已滿足了EMC標準等細節(jié)；完成電磁兼容測試報告，內容包括導致原系統(tǒng)沒有通過電磁兼容標準的主要原因及濾波器設計中的相關信息。
再依據從上述開發(fā)的軟件系統(tǒng)所分析得到的濾波器的設計參數，制作出針對一般性被測裝置的普通濾波器原型機，其原理如說明書附圖7(b)所示，然后再次通過軟件系統(tǒng)檢測傳導性電磁干擾噪聲被有效控制后是否已符合EMC強制標準。
工作過程可概括如下從被測設備中提取傳導性電磁干擾(EMI)總噪聲，將初始混合噪聲進行模態(tài)分離，并連接商用開關電源、固緯GSP-827頻譜分析儀或DS02902虛擬儀器，配套自行開發(fā)的濾波器設計軟件，確定了整套噪聲識別與控制綜合系統(tǒng)進行噪聲分析、識別、計算以及功率線濾波器設計的實施方案，實現(xiàn)了頻譜分析儀測量分析數據與PC之間的通信，完成了系統(tǒng)軟/硬件調試，組建了系統(tǒng)實驗測試平臺。
權利要求
1.一種電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備，其特征在于該控制設備包括主測量裝置(1)、EMI濾波器(2)、噪聲模態(tài)分離網絡(3)、頻譜分析儀(4)、計算機(5)；其中，主測量裝置(1)輸入端的相線(L)中線(N)地線(G)分別接外部的商用電源，主測量裝置(1)強電信號輸出端的分別接EMI濾波器(2)的三個輸入端“Lin、Nin、Gin”，EMI濾波器(2)的三個輸出端“Lout、Nout、Gout”分別接被測設備(6)，主測量裝置(1)輸出端的弱電信號(VL-G，VN-G)分別接噪聲模態(tài)分離網絡(3)的輸入端，噪聲模態(tài)分離網絡(3)輸出端的共模分量(CM)、差模分量(DM)接頻譜分析儀(4)的輸入端，頻譜分析儀(4)與計算機(5)相接，將測量到的噪聲波形數據輸入到計算機(5)中。
2.根據權利要求1所述的電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備，其特征在于主測量裝置(1)輸入端的相線(L)即第一電感線圈(L11)的輸入端、中線(N)即第二電感線圈(L12)的輸入端、地線(G)分別接外部的商用電源，主測量裝置(1)的強電信號輸出端即第一電感線圈(L11)的輸出端、第二電感線圈(L12)的輸出端、地線(G)分別接EMI濾波器(2)的三個輸入端“Lin、Nin、Gin”，EMI濾波器(2)的三個輸出端“Lout、Nout、Gout”分別接被測設備(6)的“l(fā)ine、neutral、earth”端；主測量裝置(1)的弱電信號輸出端(VL-G，VN-G)分別接噪聲模態(tài)分離網絡(3)中第三電感線圈(L31)、第四電感線圈(L31)的輸入端。
3.一種如權利要求1所述的電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備的傳導性噪聲控制方法，其特征在于控制方法為①將從商用電源過來的強電信號通過主測量裝置(1)輸入到被測設備EMI濾波器(2)，為被測設備提供工作電源，②在主測量裝置(1)的另一輸出端提取被測設備EMI濾波器(2)的電磁干擾“EMI”噪聲信號后，輸入到噪聲模態(tài)分離網絡(3)的共模CM/差模DM分離網絡DN進行模態(tài)分離，將分離的信號送頻譜分析儀(4)，而后由診斷軟件對從頻譜分析儀(4)傳送到計算機(5)上的信號進行處理，③通過軟件操作，首先獲取所要求的混合噪聲總量；接著軟件界面顯示經過分離網絡模態(tài)分離之后的噪聲分量，并且為進一步的噪聲抑制分析提供有益的診斷信息依據噪聲分量的性質設計差模濾波器或共模濾波器，-④通過軟件操作提取EMC標準限制線上的噪聲超調水平，同時該信息為共模/差模濾波器設計中所必須的模態(tài)噪聲分量的頻率響應建立了原始數據；再獲取原始濾波參數，該參數由上面獲取到的數據轉化而成，包括將決定濾波性能的帶通、帶阻、低通、高通等濾波器性能，⑤通過高頻電流互感線圈法測量開關電源的內阻抗，作為濾波器設計的重要參數之一，建立實驗電路，分別就固定電阻接入、短路和開關電源接入三種情況進行測試，計算得到RL，依據此參數即可得到濾波器電路中電容“C5～C8”、電感L1～L8；其中電容C7＝C8，電容C2為經驗值，電感L3＝L4，⑥根據步驟⑤中所得到的各參數進行功率線濾波器設計，將設計的濾波器接入噪聲控制裝置，通過查看噪聲抑制結果，顯示經過噪聲診斷和濾波器抑制后的測量結果，以及諸如共模、差模分量各降低了多少個分貝的噪聲和經過處理的系統(tǒng)是否已滿足了EMC標準等細節(jié)；完成電磁兼容測試。
全文摘要
電磁兼容中傳導性噪聲的控制設備與方法是對傳導性電磁干擾(EMI)噪聲進行識別和控制，使之達到相應EMC標準的設備和方法，該控制設備的主測量裝置(1)輸入端的相線(L)中線(N)地線(G)分別接外部的商用電源，主測量裝置(1)強電信號輸出端的分別接EMI濾波器(2)的三個輸入端“L
文檔編號H03H7/00GK1818690SQ200610038138
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月6日 優(yōu)先權日2006年2月6日
發(fā)明者陳昊, 趙陽 申請人:中國礦業(yè)大學