CN103323668B - 航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，提供对电源控制器两种工况下的母线电磁兼容性传导发射进行测试，得到PCU电源母线传导发射对航天器电磁兼容性的最大影响，同时PCU母线电磁兼容性传导发射测试结果，可以有效反映到航天器电磁兼容性分析中去；确定了航天器PCU母线电磁兼容性传导发射限值要求，可作为航天器PCU母线电磁兼容性传导发射是否通过要求的依据；考虑到测量精度和时间成本，本发明根据不同的测试频段设置频谱分析仪的测量带宽，在保证频谱分析仪的测试精度的前提下，还能节省测试时间，提高测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及电磁兼容性传导发射测试领域，具体涉及一种航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法。
背景技术
电源控制器（PCU）用于对航天器电源分系统进行控制、调节、保护以及提供航天器其他分系统的接口等，它的正常工作是保证航天器各分系统正常供电或用电的基础，是航天器最重要的分系统之一。由于PCU的功率很大，尤其是随着大容量卫星平台的发展，PCU的功率不断增大，已达到几万瓦。其传导发射是航天器电磁兼容性关注的一个重点方向。
目前，对PCU母线电磁兼容性传导发射的主要测试方法是基于MIL-STD-461系列标准和GJB151A-97、GJB152A-97等标准要求进行测试。但上述标准对设备传导发射的测试要求和方法是针对受电设备的，对供电设备不适用，而PCU却是供电设备，因此，基于上述标准进行PCU母线电磁兼容性传导发射的方法是不合理的。中国空间技术研究院电磁兼容性专业组在多年的航天器系统、分系统和设备电磁兼容性测试工作中发现，采用上述标准进行航天器PCU母线电磁兼容性传导发射时，一方面，测试系统无法满足日益增长的PCU高功率的要求；另一方面，测试结果相对上述标准规定的限值都是超标的，即现有的测试结果和通用限值无法作为航天器PCU母线电磁兼容性传导发射是否通过要求的依据。而现在尚缺少针对航天器PCU这类供电设备电磁兼容性传导发射测试依据。并且对测试过程中PCU的工况没有明确的规定，不足以反映出航天器PCU母线传导发射对电磁兼容性的真正影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，能够对航天器供电设备的电磁兼容性传导发射测试，并解决PCU母线电磁兼容性传导发射的工况设置问题。
本发明的航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，包括如下步骤：
步骤1、搭建测试装置：
在电源控制器的两个电源输出端点之间采用电缆将地面负载串联进电源控制器母线，采用差分示波器的两个差分探头分别搭接在电源控制器母线的正、负端，差分示波器的输出端串联10μF电容后与频谱分析仪的输入端口连接；调节差分示波器到交流工作模式；
步骤2、将电源控制器关机，差分示波器和频谱分析仪均开机，利用频谱分析仪测量30Hz～100MHz频段内的背景噪声；
步骤3、将电源控制器开机，将电源控制器的工作模式设置成地影期工作状态；
步骤4、利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试；
步骤5、切换电源控制器工作模式到光照期充电模块工作状态，并调节电源控制器内部分流器开关的占空比为50%；
步骤6、利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试；
步骤7、将步骤4测试得到的传导发射频谱和步骤6测试得到的传导发射频谱分别排除步骤2测试得到的背景噪声后，再分别与母线电磁兼容性传导发射频谱的限值进行对比，如果高于限值，则未通过测试，如果低于限值，则通过测试。
进一步的，所述差分探头尽可能靠近电源控制器的两个电源输出端点。
进一步的，所述电源控制器母线与接地平面的距离大于或者等于5cm。
进一步的，在步骤4和步骤6中利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试时：
在30Hz～1kHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为10Hz；
在1kHz～10kHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为50Hz；
在10kHz～2.5MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为500Hz；
在2.5MHz～25MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为5kHz；
在25MHz～50MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为50kHz；
在50MHz～100MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为100kHz。
进一步的，所述步骤7中母线电磁兼容性传导发射频谱的限值为：30Hz～1.5kHz频段内，电压为110dBμVp；2kHz～100MHz频段内，电压为104dBμVp；在1.5kHz～2kHz频段内，电压在110dBμVp-104dBμVp之间线性过渡。
本发明具有如下有益效果：
1)、本发明提供了一种航天器PCU这类供电设备母线电磁兼容性传导发射的测试方法，提供对电源控制器两种工况下的母线电磁兼容性传导发射进行测试，得到PCU电源母线传导发射对航天器电磁兼容性的最大影响，同时PCU母线电磁兼容性传导发射测试结果，可以有效反映到航天器电磁兼容性分析中去.
2)、本发明所述方法，确定了航天器PCU母线电磁兼容性传导发射限值要求，可作为航天器PCU母线电磁兼容性传导发射是否通过要求的依据。
3）、考虑到测量精度和时间成本，本发明根据不同的测试频段设置频谱分析仪的测量带宽，在保证频谱分析仪的测试精度的前提下，还能节省测试时间，提高测试效率。
附图说明
图1为本发明对PCU母线的电磁兼容性传导发射测试配置图。
图2为本发明的母线电磁兼容性传导发射频谱的限值曲线。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，该方法包括如下步骤：
步骤1、搭建测试装置：
如图1所示，在电源控制器的两个电源输出端点之间采用电缆将地面负载串联进电源控制器母线，采用差分示波器的两个差分探头分别搭接在电源控制器母线的正、负端，与差分示波器差分探头对应的输出端串联10μF电容后与频谱分析仪的输入端口连接；调节差分示波器到交流工作模式；其中电容用于滤波，隔断直流。
步骤2、将电源控制器关机，差分示波器和频谱分析仪均开机，利用频谱分析仪测量30Hz～100MHz频段内的背景噪声；
步骤3、将电源控制器开机，将电源控制器的工作模式设置成地影期工作状态，并等待电源控制器进入稳定工作状态；
步骤4、电源控制器工作状态稳定后，利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试；
步骤5、切换电源控制器工作模式到光照期充电模块工作状态，并调节电源控制器内部分流器开关的占空比为50%，等待电源控制器进入稳定工作状态；
步骤6、利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试；
步骤7、将步骤4测试得到的传导发射频谱和步骤6测试得到的传导发射频谱分别排除步骤2测试得到的背景噪声后，再分别与母线电磁兼容性传导发射频谱的限值进行对比，如果高于限值，则未通过测试，如果低于限值，则通过测试。
为了减少外接电缆的影响，差分探头尽可能靠近电源控制器的两个电源输出端点。
为减少电源控制器母线与接地平面的耦合作用影响，电源控制器母线与接地平面的距离大于或者等于5cm。
在步骤4和步骤6中利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试时，由于测试频段较宽，如果设置频谱分析仪的测量带宽太小，虽然会提高测量精度，但会浪费很多测试时间，同理，如果将测试带宽设置得较大，则会以损失测量精度为代价，因此，兼顾到测量精度和时间成本，本发明采用不同频段采用不同测试带宽的方法，具体如下：
在30Hz～1kHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为10Hz；
在1kHz～10kHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为50Hz；
在10kHz～2.5MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为500Hz；
在2.5MHz～25MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为5kHz；
在25MHz～50MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为50kHz；
在50MHz～100MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为100kHz。
根据多次测验结果结合多年的电磁兼容性设计经验，步骤7中母线电磁兼容性传导发射频谱的限值为：30Hz～1.5kHz频段内，电压为110dBμVp；2kHz～100MHz频段内，电压为104dBμVp；在1.5kHz～2kHz频段内，电压在110dBμVp-104dBμVp之间线性过渡。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、搭建测试装置：
在电源控制器的两个电源输出端点之间采用电缆将地面负载串联进电源控制器母线，采用差分示波器的两个差分探头分别搭接在电源控制器母线的正、负端，差分示波器的输出端串联10μF电容后与频谱分析仪的输入端口连接；调节差分示波器到交流工作模式；
步骤2、将电源控制器关机，差分示波器和频谱分析仪均开机，利用频谱分析仪测量30Hz～100MHz频段内的背景噪声；
步骤3、将电源控制器开机，将电源控制器的工作模式设置成地影期工作状态；
步骤4、利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试；
步骤5、切换电源控制器工作模式到光照期充电模块工作状态，并调节电源控制器内部分流器开关的占空比为50％；
步骤6、利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试；
步骤7、将步骤4测试得到的传导发射频谱和步骤6测试得到的传导发射频谱分别排除步骤2测试得到的背景噪声后，再分别与母线电磁兼容性传导发射频谱的限值进行对比，如果高于限值，则未通过测试，如果低于限值，则通过测试；
其中，在步骤4和步骤6中利用频谱分析仪对30Hz～100MHz频段内传导发射频谱进行测试时：
在30Hz～1kHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为10Hz；
在1kHz～10kHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为50Hz；
在10kHz～2.5MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为500Hz；
在2.5MHz～25MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为5kHz；
在25MHz～50MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为50kHz；
在50MHz～100MHz频段内，设置频谱分析仪的测量带宽为100kHz。
2.如权利要求1所述的航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，其特征在于，所述差分探头尽可能靠近电源控制器的两个电源输出端点。
3.如权利要求1所述的航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，其特征在于，所述电源控制器母线与接地平面的距离大于或者等于5cm。
4.如权利要求1所述的航天器电源控制器母线电磁兼容性传导发射频域测试方法，其特征在于，所述步骤7中母线电磁兼容性传导发射频谱的限值为：30Hz～1.5kHz频段内，电压为110dBμ Vp；2kHz～100MHz频段内，电压为104dBμ Vp；在1.5kHz～2kHz频段内，电压在110dBμ Vp-104dBμ Vp之间线性过渡。
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