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CN115792397A - 一种电网emi滤波器插入损耗测试方法 - Google Patents

一种电网emi滤波器插入损耗测试方法 Download PDF

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CN115792397A
CN115792397A CN202211300946.0A CN202211300946A CN115792397A CN 115792397 A CN115792397 A CN 115792397A CN 202211300946 A CN202211300946 A CN 202211300946A CN 115792397 A CN115792397 A CN 115792397A
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CN
China
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power supply
emi filter
voltage
power grid
frequency
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Pending
Application number
CN202211300946.0A
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English (en)
Inventor
杨华荣
许荣彧
金湾湾
胡双虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
719th Research Institute of CSIC
Original Assignee
719th Research Institute of CSIC
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

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Abstract

本发明提出了一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法，属于电子测试技术领域。测试方法主要包括三个步骤，即首先根据实际运行状态，搭建测试台架，然后测试受试滤波器投切前后的电压和电流传导发射频谱曲线，最后通过对投切前后数据换算得到插入损耗。本发明具有模实性好、准确率高、重复性好、可复制性强等特点，可作为标准插入损耗测试方法的补充，用于舰用电网EMI滤波器的批量测试和性能验收。

Description

一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法
技术领域
本发明涉及一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法，属于电子测试技术领域。
背景技术
电磁干扰按传播类型分为辐射干扰和传导干扰，由于舰船平台电网容量和空间布置的限制，两种干扰类型中，后者发生的概率在舰船平台中更为显著，因此，采取抗扰措施控制传导干扰是舰船平台电磁兼容总体设计中需要解决的主要问题。
通过电源线发生的传导干扰是传导干扰的一种典型情况，这种干扰一方面来自电网始端(发电机)，另一方面来自各种用电设备。各类电磁兼容考核标准对这两类设备都提出了传导发射的考核要求，如设备须满足GJB151B中的CE101和CE102，发电机需满足HJB34A中的CE01、CE03的要求，舰船平台的电网需满足HJB34A中电网低频传导发射、电网射频传导发射限值的要求。
在现有舰船普遍采用“总体、系统、设备”三级电磁兼容控制的模式下，各级都需要采取措施控制电源线传导发射。为了控制平台电网的电磁环境水平，平台总体设计单位目前最常用的设计措施是在电网上设置电网EMI滤波器对来自电网和设备的传导发射进行滤波，从而达到隔离传导干扰的目的。电网EMI滤波器最重要的指标是插入损耗，它代表了滤波器的滤波能力，滤波器在出厂验收时，大多都是通过网络分析仪测试滤波器的插入损耗，这种方法是在50Ω系统获得的数据(源端和负载端的阻抗均是50Ω)，是一种理想状况，与实际平台的电网和负载阻抗差异很大，总体单位以此数据进行传导干扰仿真时会造成较大误差，难以准确开展相关电磁兼容评估工作。如何模拟实际平台，较为准确的测试电网EMI滤波器实际工作状态下的插入损耗一直都没找到较好的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法，其目的在于搭建模拟舰船平台的电网系统及负载，利用负载自身的电磁特性将干扰信号反馈到电网，通过投入滤波前后的电磁发射数据的比值获得逼近真实运行状态下的插入损耗。
实现本发明的技术方案如下：
一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法，其特征在于，包括如下具体过程：
步骤一，搭建电网EMI滤波器插入损耗测试系统；
该系统包括：隔离变压器、采集装置、第一供电切换装置、第二供电切换装置、变频电源与负载；
其中，所述隔离变压器的输入与供电配电柜连接，隔离变压器输出与所述第一供电切换装置的输入连接；第一供电切换装置的输出分为两路，一路与第二供电切换装置连接，一路与被试电网EMI滤波器的输入连接；第二供电切换装置的输入分为两路，一路与第一供电切换装置的输出连接，一路与被试电网EMI滤波器的输出直接连接；变频电源的输入与第二供电切换装置的输出连接，变频电源的输出与负载连接；采集装置连接在舰用隔离变压器与第一供电切换装置之间；
步骤二，切换两供电切换装置，分别测试被试电网EMI滤波器投切前后，测试系统的电压和电流传导发射频谱曲线，在测试时调整变频电源与负载，使电路电流达到额定状态；
步骤三，在频谱曲线中读取变频电源的开关频率及其谐波的电压值，计算计算电网EMI滤波器的电压和电流插入损耗。
进一步地，所述步骤二的具体过程为：
a)两供电切换装置进行切换，保证无被试电网EMI滤波器接入的一路接通；按照被试电网EMI滤波器的额定电流，调整变频电源与负载，使电路电流达到额定状态；
b)测试无被试电源EMI滤波器接入状态下的电压和电流传导发射频谱曲线；
c)两个供电切换装置进行切换，保证接有被试电网EMI滤波器的一路接通；
d)重复步骤b)，测试被试电网EMI滤波器接入的状态下的电流传导发射频谱曲线和电压传导发射频谱曲线。
进一步地，所述采集装置包括两个频谱仪，第一频谱仪通过电流接头与所述舰用隔离变压器输出的L线连接，第二频谱仪通过电压接头与所述舰用隔离变压器输出的L线和N线连接。
进一步地，所述测试无被试电网EMI滤波器接入状态下的电压和电流传导发射频谱曲线时，用第一频谱仪和电流探头测试获得无滤波状态下的电流传导发射频谱曲线ICE1；用第二频谱仪和电压探头测试获得无滤波状态下的电压传导发射频谱曲线UCE1；测试被试电网EMI滤波器接入的状态下的电压和电流传导发射时，用第一频谱仪和电流探头测试获得无滤波状态下的电流传导发射频谱曲线ICE2；用第二频谱仪和电压探头测试获得无滤波状态下的电压传导发射频谱曲线UCE2；
在UCE1和UCE2的频谱曲线中读取变频电源的开关频率及其谐波的电压值分别为UCE1N和UCE2N，N表示谐波次数，即N＝1表示开关频率的基波，N＝3表示开关频率的3次谐波；
计算电压插入损耗时，按照下式计算电压插入损耗UdB：
UdB＝UCE1N-UCE2N；
计算电流插入损耗时，按照下式计算电流插入损耗IdB：
IdB＝ICE1N-ICE2N。
进一步地，所述变频电源和负载形成的负载不小于被试电网EMI滤波器的等值容量。
进一步地，所述变频电源的开关频率小于10kHz。
有益效果：
(1)搭建所述测试系统，利用负载自身的电磁特性将干扰信号反馈到电网，通过投入滤波前后的电磁发射数据的比值获得逼近真实运行状态下的插入损耗，测试结果准确度高于90％。
(2)本方法搭建的测试系统复杂度不高，成本可控，有较好的经济性和可复制性。
(3)测试系统中，第一供电切换装置的输出分为两路，一路与第二供电切换装置连接，一路与被试电网EMI滤波器的输入连接，可用于电网EMI滤波器的批量测试和性能验收，测试重复性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为电网EMI滤波器的插入损耗测试系统实施例；
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
本实施例的测试系统基于舰船系统的环境下进行搭建，所用供电配电柜采用AC380V配电柜，隔离变压器选用舰用隔离变压器。
一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法，如图1所示，包括：舰用隔离变压器1、第一供电切换装置2.1、第二供电切换装置2.2、变频电源3、纯阻负载4、第一频谱仪6.1和电流接头6.2、第二频谱仪7.1和电压接头7.2；
其中，按照舰船设计选型舰用隔离变压器1，所述舰用隔离变压器1与AC380V配电柜的三相U、V、W连接，电压探头7.2与舰用隔离变压器1降压输出的AC220V电源的L线和N线连接，电流探头6.2钳在舰用隔离变压器1降压输出的AC220V电源的L线上；
所述舰用隔离变压器1降压输出的AC220V电源的L线与N线与第一供电切换装置2.1连接，第一供电切换装置2.1引出4根输出线，包含2根L线和2根N线，第一供电切换装置2.1通过切换保证只有一组L和N线处于接通状态；
所述供电切换装置2.1输出的一组L和N线与被试电网EMI滤波器5的输入连接，被试电网EMI滤波器5的输出与第二供电切换装置2.2的输入连接；第一供电切换装置2.1输出的另一组L和N线与第二供电切换装置2.2的输入连接，第二供电切换装置2.2通过切换保证只有一组L和N线处于接通状态，只引出1路L和N线作为输出；
所述第二供电切换装置2.2的输出作为可调变频电源3的供电，与其输入连接，可调纯阻负载4作为可调变频电源3的负载，与其连接；可调变频电源3和可调纯阻负载4形成的负载应不小于被试电网EMI滤波器的等值容量，如滤波器的额定电流为10A，则可通过调节变频电源和阻性负载，达到2200W(220V×10A)的用电负荷；变频电源应具有典型开关特性，开关频率小于10kHz，按照GJB151B中CE102方法获得的频谱曲线中能观察到明显的开关频率及其谐波特征信号；
上述部件完成系统搭建后，将按照以下步骤及方法开展在线式舰用AC220V电网EMI滤波器插入损耗测试：
1.测试被试滤波器投切前后的电压和电流传导发射。
a)第一供电切换装置2.1和第二供电切换装置2.2进行切换，保证无被试电网EMI滤波器5接入的那一组L和N线处于接通状态；按照被试电网EMI滤波器5的额定电流，调节可调变频电源3和可调纯阻负载4，使电路中的电流达到额定状态；
b)测试无被试电网EMI滤波器5接入状态下的电压和电流传导发射。按照HJB34A-2007中CE01的方法，用第一频谱仪6.1和电流探头6.2测试获得无滤波状态下的电流传导发射频谱曲线ICE1；按照HJB237-2001中电网传导干扰的方法，用第二频谱仪7.1和电压探头7.2测试获得无滤波状态下的电压传导发射频谱曲线UCE1；
c)第一供电切换装置2.1和第二供电切换装置2.2进行切换，保证被试电网EMI滤波器5接入的那一组L和N线处于接通状态；
d)按照b)的方法获得电网EMI滤波器接入状态下的电流传导发射频谱曲线ICE2和电压传导发射频谱曲线UCE2；
2.换算比值获得插入损耗；
a)在UCE1和UCE2的频谱曲线中读取变频电源的开关频率及其谐波的电压值分别为UCE1N和UCE2N，N表示谐波次数，即N＝1表示开关频率的基波，N＝3表示开关频率的3次谐波。
b)按照式(1)计算电压插入损耗UdB；
UdB＝UCE1N-UCE2N (1)
c)参照a)步骤按式(2)计算电流插入损耗IdB；
IdB＝ICE1N-ICE2N (2)
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种电网EMI滤波器插入损耗测试方法，其特征在于，包括如下具体过程：
步骤一，搭建电网EMI滤波器插入损耗测试系统；
该系统包括：隔离变压器、采集装置、第一供电切换装置、第二供电切换装置、变频电源与负载；
其中，所述隔离变压器的输入与供电配电柜连接，隔离变压器输出与所述第一供电切换装置的输入连接；第一供电切换装置的输出分为两路，一路与第二供电切换装置连接，一路与被试电网EMI滤波器的输入连接；第二供电切换装置的输入分为两路，一路与第一供电切换装置的输出连接，一路与被试电网EMI滤波器的输出直接连接；变频电源的输入与第二供电切换装置的输出连接，变频电源的输出与负载连接；采集装置连接在舰用隔离变压器与第一供电切换装置之间；
步骤二，切换两供电切换装置，分别测试被试电网EMI滤波器投切前后，测试系统的电压和电流传导发射频谱曲线，在测试时调整变频电源与负载，使电路电流达到额定状态；
步骤三，在频谱曲线中读取变频电源的开关频率及其谐波的电压值，计算计算电网EMI滤波器的电压和电流插入损耗。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程为：
a)两供电切换装置进行切换，保证无被试电网EMI滤波器接入的一路接通；按照被试电网EMI滤波器的额定电流，调整变频电源与负载，使电路电流达到额定状态；
b)测试无被试电源EMI滤波器接入状态下的电压和电流传导发射频谱曲线；
c)两个供电切换装置进行切换，保证接有被试电网EMI滤波器的一路接通；
d)重复步骤b)，测试被试电网EMI滤波器接入的状态下的电流传导发射频谱曲线和电压传导发射频谱曲线。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述采集装置包括两个频谱仪，第一频谱仪通过电流接头与所述舰用隔离变压器输出的L线连接，第二频谱仪通过电压接头与所述舰用隔离变压器输出的L线和N线连接。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述测试无被试电网EMI滤波器接入状态下的电压和电流传导发射频谱曲线时，用第一频谱仪和电流探头测试获得无滤波状态下的电流传导发射频谱曲线ICE1；用第二频谱仪和电压探头测试获得无滤波状态下的电压传导发射频谱曲线UCE1；测试被试电网EMI滤波器接入的状态下的电压和电流传导发射时，用第一频谱仪和电流探头测试获得无滤波状态下的电流传导发射频谱曲线ICE2；用第二频谱仪和电压探头测试获得无滤波状态下的电压传导发射频谱曲线UCE2；
在UCE1和UCE2的频谱曲线中读取变频电源的开关频率及其谐波的电压值分别为UCE1N和UCE2N，N表示谐波次数，即N＝1表示开关频率的基波，N＝3表示开关频率的3次谐波；
计算电压插入损耗时，按照下式计算电压插入损耗UdB：
UdB＝UCE1N-UCE2N；
计算电流插入损耗时，按照下式计算电流插入损耗IdB：
IdB＝ICE1N-ICE2N。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述变频电源和负载形成的负载不小于被试电网EMI滤波器的等值容量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述变频电源的开关频率小于10kHz。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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