CN104868466A - 一种滤波装置和电源供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种滤波装置和电源供电系统，该滤波装置连接在外部电源与设备之间，包括反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，反馈式有源共模滤波器包括共模噪声检测器件和第一滤波电路，前馈式有源共模滤波器包括共模噪声检测器件和第二滤波电路，第一滤波电路连接在共模噪声检测器件与设备之间，对第一共模噪声信号作反馈式滤波，得到第二共模噪声信号，共模噪声检测器件连接在第一滤波电路与第二滤波电路之间，检测第二共模噪声信号，向第二滤波电路提供第二共模噪声信号，第二滤波电路连接在外部电源与共模噪声检测器件之间，对第二共模噪声信号作前馈式滤波。本发明实施例能够在一定程度上有效提高对共模噪声的滤波效能。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电路领域，并且更具体地，涉及一种滤波装置和电源供电系统。
背景技术
随着电子设备的不断增多，电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称为“EMI”)现象越来越严重。EMI传导干扰包含共模干扰。为了解决EMI共模干扰问题，传统的方法是在系统中加入无源EMI共模滤波器(由共模电感和Y电容构成)以抑制噪声。但是无源共模滤波器存在体积大、成本高等缺点。近年来有学者将有源滤波的技术用到解决EMI共模干扰问题上，形成了新的有源共模EMI滤波器。当前技术中的有源共模EMI滤波器，通常很难权衡滤波效能与电路成本之间的冲突问题。
发明内容
本发明实施例提供一种滤波装置和电源供电系统，能够在一定程度上有效提高对共模噪声的滤波效能。
第一方面提供了滤波装置，该滤波装置连接在外部电源与设备之间，该滤波装置用于对来自该设备的噪声信号进行滤波处理，该滤波装置包括反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，该反馈式有源共模滤波器包括共模噪声检测器件和第一滤波电路，该前馈式有源共模滤波器包括该共模噪声检测器件和第二滤波电路，其中：
该第一滤波电路连接在该共模噪声检测器件与该设备之间，该第一滤波电路用于对来自该设备的第一共模噪声信号作反馈式滤波处理，得到第二共模噪声信号，
该共模噪声检测器件连接在该第一滤波电路与该第二滤波电路之间，该共模噪声检测器件用于检测该第二共模噪声信号，并向该第二滤波电路提供该第二共模噪声信号，
该第二滤波电路连接在该外部电源与该共模噪声检测器件之间，该第二滤波电路用于对该第二共模噪声信号作前馈式滤波处理。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该共模噪声检测器件还用于向该第一滤波电路提供该第二共模噪声信号；
该第一滤波电路还用于对该第二共模噪声信号作反馈式滤波处理。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，该共模噪声检测器件包括：
原边，用于检测该第二共模噪声信号；
第一副边，该第一副边的输出端连接该第一滤波电路的输入端，该第一副边的输出端还连接该第二滤波电路的输入端，用于分别向该第一滤波电路与该第二滤波电路提供该原边检测的该第二共模噪声信号。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该共模噪声检测器件包括：
原边，用于检测该第二共模噪声信号；
第二副边，该第二副边的输出端连接该第一滤波电路的输入端，用于向该第一滤波电路提供该原边检测的该第二共模噪声信号；
第三副边，该第三副边的输出端连接该第二滤波电路的输入端，用于向该第二滤波电路提供该原边检测的该第二共模噪声信号。
结合第一方面的第二种或第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，该外部电源为电网，该电网与该设备通过电源线连接，该电源线包括相线和中性线；
该原边包括：
第一子原边，串联在该相线上；
第二子原边，串联在该中性线上。
结合第一方面或第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，该第一滤波电路包括：环路补偿电路、第一电流注入电路以及第一外部供电电路，其中：
该环路补偿电路的输入端连接该共模噪声检测器件，该环路补偿电路的输出端连接该第一电流注入电路的输入端，用于向该第一电流注入电路提供电流信号，
该第一电流注入电路的输出端连接保护地，用于将该环路补偿电路输出的电流信号注入到保护地，
该第一外部供电电路用于为该环路补偿电路提供工作电压。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，该第二滤波电路包括：电压电流转换电路、第二电流注入电路和第二外部供电电路，其中：
该电压电流转换电路的输入端连接该共模噪声检测器件，该电压电流转换电路的输出端连接该第二电流注入电路的输入端，该电压电流转换电路用于向该第二电流注入电路提供电流信号，
该第二电流注入电流的输出端连接保护地，用于将该电压电流转换电路输出的电流信号注入到保护地，
该第二外部供电电路用于为该电压电流转换电路提供工作电压。
结合第一方面或第一方面的第一种至第六种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，该滤波装置还包括差模滤波器：
该差模滤波器连接在该外部电源与该第二滤波电路之间，该差模滤波器用于对来自该设备的差模噪声信号进行滤波处理。
结合第一方面或第一方面的第一种至第七种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，该滤波装置还包括高频无源共模滤波器：
该高频无源共模滤波器连接在该第一滤波电路与该设备之间，该高频无源共模滤波器对来自该设备的初始共模噪声信号进行滤波处理，
其中，该第一滤波电路所处理的该第一噪声信号为该高频无源共模滤波器对该初始共模噪声信号处理后所得的共模噪声信号。
第二方面提供一种电源供电系统，包括上述第一方面提供的滤波装置、外部电源和设备，该滤波装置、该外部电源与该设备通过线路形成回路，该设备工作时，在该线路上产生共模噪声信号，该滤波装置用于滤除该共模噪声信号。
基于上述技术方案，在本发明实施例提供的滤波装置中，通过在设备到外部电源的方向上，依次连接反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，通过两级滤波，能够有效提高滤波效能，此外，两个滤波器共用一个共模噪声检测器件，能够有效地降低了电路成本，符合当前电源产品高密小型化的趋势，具有广阔应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的滤波装置的示意性框图。
图2示出了本发明实施例提供的滤波装置的另一示意性框图。
图3示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图4示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图5示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图6示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图7示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图8示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图9示出了本发明实施例提供的滤波装置的再一示意性框图。
图10示出了本发明实施例提供的电源供电系统的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明实施例提供的方案，首先介绍以下概念。
1)电磁干扰(Electromagnetic Interference)，是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰指的是，通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。
电磁噪声的传播方式，从大类来分，可分为传导发射(ConductedEmission，简称为“CE”)与辐射发射(Radiated Emission，简称为“RE”)。其中，传导发射指通过一个或多个导体(如：电源线、信号线、控制线或其他金属体)传播电磁噪声能量的过程。
电源线是传导干扰传入设备和传出设备的主要途径，通过电源线，电网内的干扰可以传输给设备，干扰设备的正常工作；同样设备产生的干扰也可能通过电源线传输到电网上，干扰其他设备的正常工作。
2)共模干扰，指的是电源线对大地，或中线对大地之间的电位差。对于三相电路来说，共模干扰存在于任何一相与大地之间。共模干扰也可理解为同时加载在各个输入信号接口端的共有的信号干扰。共模干扰时在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。
3)差模干扰，指的是电源线与中线之间的电位差。例如，电网的零线与火线之间的干扰叫做差模干扰。
图1示出了本发明实施例的滤波装置100的示意性框图。如图1所示，该滤波装置100连接在外部电源200与设备300之间，该滤波装置100用于对来自该设备300的噪声信号进行滤波处理，该滤波装置100包括反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120，该反馈式有源共模滤波器110包括共模噪声检测器件130和第一滤波电路140，该前馈式有源共模滤波器120包括该共模噪声检测器件130和第二滤波电路150，其中：
该第一滤波电路140连接在该共模噪声检测器件130与该设备300之间，该第一滤波电路140用于对来自该设备300的第一共模噪声信号作反馈式滤波处理，得到第二共模噪声信号，
该共模噪声检测器件130连接在该第一滤波电路140与该第二滤波电路150之间，该共模噪声检测器件130用于检测该第二共模噪声信号，并向该第二滤波电路150提供该第二共模噪声信号，
该第二滤波电路150连接在该外部电源200与该共模噪声检测器件130之间，该第二滤波电路150用于对该第二共模噪声信号作前馈式滤波处理。
在本发明实施例中，该设备300可以是从外部电源200取电的负载，该设备300还可以是向外部设备200供电的设备，例如逆变器。该外部电源例如为电网，或者为蓄电池等。应理解，外部电源200与设备300通过电源线连接，设备300工作时会在电源线生产生噪声信号，例如共模噪声信号。在本发明实施例中，来自设备的噪声信号在达到外部电源200之前依次要经过反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120的滤波处理，能够有效降低噪声信号对外部电源的影响，从而也间接降低了噪声信号对与外部电源连接的其他设备的影响。
此外，在本发明实施例中，从噪声源(对应于图1中的设备300)向外部电源的方向上，反馈式有源共模滤波器110在前，前馈式有源共模滤波器120在后，且二者共用一个共模噪声检测器件130，使得滤波器110和滤波器120的噪声信号检测信噪比是相同的，相当于传统技术中采用一个前馈式有源共模滤波器或者采用一个反馈式有源共模滤波器时的噪声信号检测信噪比，有利于提高滤波效果。而且，反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120共用一个共模噪声检测器件130，大大降低了电路的成本，而且符合当前电源产品高密小型化的趋势。
因此，在本发明实施例提供的滤波装置中，通过在噪声源(对应于图1中的设备)到外部电源的方向上，依次连接反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，且两个滤波器共用一个共模噪声检测器件，一方面能够有效提高滤波电路的整体滤波效能，另一方面有效地降低了电路成本，符合当前电源产品高密小型化的趋势，具有广阔应用前景。
在本发明实施例中，为了便于理解和描述，也会将图1中所示的设备300称之为噪声源。
可选地，在本发明实施例中，该共模噪声检测器件130还用于向该第一滤波电路140提供该第二共模噪声信号；
该第一滤波电路140还用于对该第二共模噪声信号作反馈式滤波处理。
具体地，该共模噪声检测器件130分别向该第一滤波电路140和第二滤波电路150提供检测到的第二共模噪声信号。该第二滤波电路对该第二共模噪声信号作前馈式滤波处理，该第一滤波电路140对该第二共模噪声信号作反馈式滤波处理。
应理解，假设该第一滤波电路140对该第二共模噪声信号作反馈式滤波处理，得到第三共模噪声信号，则该共模噪声检测器件130会在下一次检测中检测到所述第三共模噪声信号，并将该第三共模噪声信号分别提供给第一滤波电路140和第二滤波电路150，以使该第二滤波电路150对所述第三共模噪声信号作前馈式滤波处理，以及以使该第一滤波电路140对该第三共模噪声信号作反馈式滤波处理，得到第四共模噪声信号，依次往复循环。
应理解，在反馈式共模滤波器的工作过程中，噪声检测器件检测到的噪声信号，是已经经过该反馈式共模滤波器滤波处理后的噪声信号。在前馈式共模滤波器的工作过程中，是噪声检测器件先检测到噪声信号，然后对该噪声信号进行滤波。在本发明实施例中，从设备300到外部电源200的方向上，依次连接有反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120，可以理解，来自设备300的共模噪声依次经过反馈式有源共模滤波器110的反馈式滤波处理和前馈式有源共模滤波器120的前馈式滤波处理，即前馈式有源共模滤波器120所处理的共模噪声信号是经过反馈式有源共模滤波器110处理后的共模噪声信号。
例如设备300工作时，在电源线上产生共模噪声信号a，该共模噪声信号a在向外部电源200传输的过程中，依次经过反馈式有源共模滤波器110的反馈式滤波处理和前馈式有源共模滤波器120的前馈式滤波处理，最终到达外部电源200侧的共模噪声信号b是经过两级滤波处理后的共模噪声信号，相比于设备300原始产生的共模噪声信号a，大大降低了对外部电源200的影响。例如，将设备300原始产生的共模噪声信号a量化为1，假设反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120的滤波效能均为1/10，则共模噪声信号a经过该反馈式有源共模滤波器110处理后得到共模噪声信号a1，其量化值为1/10，该共模噪声信号a1再经过前馈式有源共模滤波器120的处理后得到共模噪声信号b，其量化值为1/100，可知，最终到达外部电源200侧的共模噪声信号b(例如量化值为1/100)是经过两级滤波处理后的共模噪声信号，相比于设备300原始产生的共模噪声信号a(例如量化值为1)，衰弱很多，降低了对外部电源200的干扰程度，从而也间接降低了通过该外部电源200向与该外部电源200连接的其他设备(非设备300)造成共模信号干扰的风险。
由上可知，在本发明实施例中，通过反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，实现两级滤波，能够有效提高对来自设备的共模噪声信号的滤波效能。
可选地，如图2所示，在本发明实施例中，该共模噪声检测器件130包括：
原边Np，用于检测该第二共模噪声信号；
第二副边Ns1，该第二副边Ns1的输出端连接该第一滤波电路140的输入端，用于向该第一滤波电路140提供该原边Np检测的该第二共模噪声信号；
第三副边Ns1，该第三副边Ns2的输出端连接该第二滤波电路150的输入端，用于向该第二滤波电路150提供该原边Np检测的该第二共模噪声信号。
具体地，如图2所示，第一滤波电路140对来自设备300的第一共模噪声信号①作反馈式滤波处理，具体地，例如生成反向抵消信号②(相对于第一共模噪声信号①是反向的)削弱第一共模噪声信号①，则共模噪声检测器件130检测到的第二共模噪声信号为图2中③所示的噪声信号，例如可以就将第二共模噪声信号③的强度看作是第一共模噪声信号①与抵消信号②的强度之差；共模噪声检测器件130将第二共模噪声信号③提供给第二滤波电路150，该第二滤波电路150对该第二共模噪声信号③作滤波处理，生成抵消信号④，则经过第二滤波电路150处理后流向外部电源200侧的噪声信号⑤的强度可以理解为是第二共模噪声信号③与抵消信号④的强度之差。即图2中所示的噪声信号⑤相对于来自设备300的第一共模噪声信号①已经很弱了，因此，能够极大地降低对外部电源的噪声干扰。
因此，在本发明实施例提供的滤波装置中，通过在噪声源(对应于图1中的设备)到外部电源的方向上，依次连接反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，通过两级滤波，能够有效提高电路整体滤波效，且两个滤波器共用一个共模噪声检测器件，有效地降低了电路成本。
应理解，图2示意性而非限定地给出该共模噪声检测器件130的具体形式，在实际应用中，可以是其他可行的方式，只要该共模噪声检测器件130能够检测到电路中的共模噪声信号，其能够分别向第一滤波电路140和第二滤波电路150提供检测到的共模噪声信号即可，本发明实施例对此不作限定。
在本发明实施例中，原边Np串联在电源线上，用于采集电源线上的共模噪声信号，两个副边即第二副边Ns1和第三副边Ns2均可以通过电磁感应获得原边检测的第二共模噪声信号，其中，第二副边Ns1用于向该第一滤波电路140提供该第二共模噪声信号，第三副边Ns2用于向该第二滤波电路150提供该第二共模噪声信号。
可选地，在本发明实施例中，该外部电源200为电网，该电网与该设备300通过电源线连接，该电源线包括相线和中性线；
该原边Np包括：
第一子原边Np1，串联在该相线上；
第二子原边Np2，串联在该中性线上。
具体地，如图3所示，该电源线包括火线L线和零线N线，具体地，共模噪声检测器件130包括两个原边(Np)和两个副边(第二副边Ns2和第三副边Ns3)，其中，一个原边Np串联在电网L线上，另一个原边Np串联在电网N线上，用于检测L线与N线上的共模噪声信号。基于电磁感应原理，副边Ns1和副边Ns2将检测到的共模噪声信号分别提供给反馈式有源共模滤波器110的第一滤波电路140和前馈式有源共模滤波器120的第二滤波电路150。
可选地，如图3所示，在第二副边的输出端并联电阻R2，在第三副边的输出端并联电阻R1，这两个电阻用于将原边Np采样的共模噪声电流信号转换为电压信号。其中，电阻R1例如可以看作是共模current transformer输出电阻，电阻值一般几欧姆～几十欧姆之间，也可以看作是第一滤波电路140的输入电阻，本发明实施例对此不作限定。电阻R2一般在数千欧姆量级，这里可以看成第二滤波电路150的输入电阻。
可选地，如图3所示，在本发明实施例中，该第一滤波电路140包括：环路补偿电路141、第一电流注入电路142以及第一外部供电电路143，其中：
该环路补偿电路141的输入端连接该共模噪声检测器件共模噪声检测器件130，该环路补偿电路141的输出端连接该第一电流注入电路142的输入端，用于向该第一电流注入电路142提供电流信号，
该第一电流注入电路142的输出端连接保护地，用于将该环路补偿电路141输出的电流信号注入到保护地，
该第一外部供电电路143用于为该环路补偿电路141提供工作电压。
具体地，该环路补偿电路141的输入端连接该共模噪声检测器件130的第二副边Ns1的输出端。
应理解，该环路补偿电路141输出的电流信号是用于对第一共模噪声信号作抵消的信号。则该第一电流注入电路142将该环路补偿电路141输出的电流信号注入到保护地，即用于抵消来自设备300的第一共模噪声信号。还应理解，图2中所示意的抵消信号②削弱第一共模噪声信号①的强度的事件，可以理解为图3所示的第一电流注入电路142将该环路补偿电路141输出的电流信号注入到保护地所产生的效果。
在本发明实施例中，第二副边Ns1输出端并联的电阻R1具体地可以看作是环路补偿电路141的输入电阻。
可选地，该环路补偿电路141可以由运算放大器搭建，具体地，如图4所示。
应理解，图4中所示的设备300具体地为逆变器。
应理解，图3和图4示意性而非限定地给出了反馈式有源共模滤波器110中第一滤波电路140的结构示意图，在实际应用中，第一滤波电路140可以采用当前技术中其他可行的形式，只要该第一滤波电路140能够在共模噪声检测器件130的配合下实现反馈式滤波即可，本发明实施例对此不作限定。
可选地，如图3所示，在本发明实施例中，该第二滤波电路150包括：电压电流转换电路151、第二电流注入电路152和第二外部供电电路153，其中：
该电压电流转换电路151的输入端连接该共模噪声检测器件130，该电压电流转换电路151的输出端连接该第二电流注入电路152的输入端，该电压电流转换电路151用于向该第二电流注入电路152提供电流信号，
该第二电流注入电流152的输出端连接保护地，用于将该电压电流转换电路151输出的电流信号注入到保护地，
该第二外部供电电路153用于为该电压电流转换电路提供工作电压。
具体地，压电流转换电路151的输入端连接该共模噪声检测器件130的第三副边Ns2的输出端。
应理解，该压电流转换电路151输出的电流信号是用于对第二共模噪声信号作抵消的信号。则该第二电流注入电流152将该电压电流转换电路151输出的电流信号注入到保护地，即用于抵消共模噪声检测器件130检测到第二共模噪声信号。还应理解，图2中所示意的抵消信号④削弱第二共模噪声信号③的强度的事件，可以理解为图3所示的第二电流注入电路152将该电压电流转换电路151输出的电流信号注入到保护地所产生的效果。
在本发明实施例中，第三副边Ns2输出端并联的电阻R2具体地可以看作是压电流转换电路151的输入电阻。
可选地，该压电流转换电路151可以由运算放大器搭建，具体地，如图4所示。
应理解，图3和图4示意性而非限定地给出了前馈式有源共模滤波器120中第二滤波电路150的结构示意图，在实际应用中，第二滤波电路150可以采用当前技术中其他可行的形式，只要该第二滤波电路150能够在共模噪声检测器件130的配合下实现前馈式滤波即可，本发明实施例对此不作限定。
本发明实施例提供的滤波装置，混合使用反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，综合了反馈滤波的优点，即电路简单，环路增益可变，对相位变化不敏感；以及前馈滤波的优点，即通用性强，稳定性好(不容易出现自激震荡)，不易振荡、噪声信号拾取信噪比高。
因此，在本发明实施例提供的滤波装置中，在噪声源到外部电源的方向上依次串联反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，滤波电路整体的噪声检测信噪比可以与传统的一级反馈有源共模滤波器相当，具有较强抗干扰能力，具有较好的滤波性能，具体地，能够实现较高的低频插损，例如，低频150KHz的插入损耗可达到40dB以上。且通过两级滤波能有效提高滤波效能。此外，反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器共用一个共模噪声检测器件，减少了噪声检测器件的使用，降低了电路成本。
可选地，如图5所示，在本发明实施例中，该共模噪声检测器件130包括：
原边Np，用于检测该第二共模噪声信号；
第一副边Ns，该第一副边Ns的输出端连接该第一滤波电路140的输入端，该第一副边的输出端还连接该第二滤波电路150的输入端，用于分别向该第一滤波电路140与该第二滤波电路150提供该原边检测的该第二共模噪声信号。
具体地，如图5所示，第一滤波电路140对来自设备300的第一共模噪声信号①作反馈式滤波处理，具体地，例如生成反向抵消信号②(相对于第一共模噪声信号①是反向的)削弱第一共模噪声信号①，则共模噪声检测器件130检测到的第二共模噪声信号为图2中③所示的噪声信号，例如可以就将第二共模噪声信号③的强度看作是第一共模噪声信号①与抵消信号②的强度之差；共模噪声检测器件130将第二共模噪声信号③提供给第二滤波电路150，该第二滤波电路150对该第二共模噪声信号③作滤波处理，生成抵消信号④，则经过第二滤波电路150处理后流向外部电源200侧的噪声信号⑤的强度可以理解为是第二共模噪声信号③与抵消信号④的强度之差。即图2中所示的噪声信号⑤相对于来自设备300的第一共模噪声信号①已经很弱了，因此，能够极大地降低对外部电源的噪声干扰。
在本发明实施例中，利用一个副边就能够向该第一滤波电路140与该第二滤波电路150提供该原边检测的该第二共模噪声信号，降低了电路成本。
可选地，如图6所示，在本发明实施例中，该滤波装置100还包括差模滤波器160：
该差模滤波器160连接在该外部电源200与该第二滤波电路150之间，该差模滤波器160用于对来自该设备300的差模噪声信号进行滤波处理。
具体地，如图8所示，可以只在火线L线上串联差模滤波器140，也可以只在N线上串联差模滤波器140，又或者同时在N线和L线上串联差模滤波器140，本发明实施例对此不作限定。
从噪声源(对应于本发明实施例中的设备300)到外部电源200的方向上，差模滤波器140串联在反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120的后面，反馈式有源共模滤波器110和前馈式有源共模滤波器120处理了大部分的共模噪声信号，该差模滤波器140用于处理电路中的差模噪声信号。应理解，该差模噪声信号中除了包括来自设备300的原始差模噪声信号，可能还包括有L线和N线的共模噪声信号由于不平衡产生的差模噪声信号。应理解，当共模噪声在外部电源的N线和L线存在不平衡的问题时，原有的共模噪声有可能转化为差模噪声，在本发明实施例中，将差模滤波器140串联在前馈式有源共模滤波器120的后面(从噪声源到外部电源的方向看去)，能够有效解决上述共模噪声转化为差模噪声的问题。即先滤除共模噪声，再滤除差模噪声，解决了低频噪声难滤除的问题。
因此，在本发明实施例中，在噪声源到外部电源的方向上，依次串联有反馈式有源共模滤波器、前馈式有源共模滤波器和差模滤波器，能够很好地滤除低频噪声(包括共模噪声和差模噪声)，此外，反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器共用一个共模噪声检测器件，能够有效降低电路成本，符合当前技术电源产品高密小型化的趋势，具有较为广阔的应用前景。
优选地，考虑到放大电路的带宽有限，为了更好地处理1MHz以上的噪声电流，可以在噪声源和反馈式有源共模滤波器之间再插入一级无源共模滤波。
可选地，如图7所示，在本发明实施例中，该滤波装置100还包括高频无源共模滤波器170：
该高频无源共模滤波器170连接在该第一滤波电路140与该设备300之间，该高频无源共模滤波器170对来自该设备300的初始共模噪声信号进行滤波处理，
其中，该第一滤波电路140所处理的该第一噪声信号为该高频无源共模滤波器170对该初始共模噪声信号处理后所得的共模噪声信号。
具体地，如图7所示，从噪声源方向往外部电源侧看，第一级为高频无源共模滤波，第二级为反馈式有源共模滤波，第三级为前馈式有源共模滤波，第四级为差模滤波。该高频无源共模滤波器170在电路中的连接方法具体如图8所示，为现有技术，这里不再赘述。
应理解，无源滤波器在1MHz以上频率的滤波效果很明显，例如可以利用高频无源共模滤波器150处理1MHz以上的噪声信号。
在本发明实施例中，通过前馈和反馈式滤波的组合，实现了两级有源滤波器共享一个共模电流检测元件，减少了检测器件的使用。同时这种两级有源共模滤波器和一级高频无源滤波器构成的共模滤波器在全频段具有非常好的滤波效果，而且信噪比与一级反馈有源滤波相同，具有较强抗干扰能力。此外，考虑了差模滤波器与共模滤波器前后顺序对总EMI性能的影响。共模噪声在L、N线存在上不平衡的问题，共模噪声就有可能转化为差模噪声，所以需要通过在L或者N线上增加差模电感的方式，解决低频噪声难滤除的问题。最好的结构是差模滤波器放置在有源滤波器后面，先滤除共模噪声，再滤除差模噪声。
因此，在本发明实施例提供的滤波装置中，第一级为反馈抵消，第二级为前馈抵消，结合了反馈式有源滤波器和前馈式有源滤波器的优点，能够有效提高噪声信号的抵消效果，即提高了滤波效果。此外，由于共模电流检测器件检测的是经过一级反馈式有源滤波处理后的共模电流信号，因此，该滤波电路的抗干扰能力较强，相当于在提高滤波效果的同时，还保持了较高的信噪比。同时，反馈有源滤波模块与前馈有源滤波模块共用一个共模电流检测器件，能够极大地降低电路成本。
在本发明实施例中，结合反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器一起来处理电路中的共模噪声信号。应理解，有源滤波器性能能够替代传统无源共模滤波器，本发明采用有源方式滤波，不必关注噪声源阻抗与负载阻抗的失配问题，适用于所有开关电源的共模EMI噪声滤波。此外，本发明实施例中的高频无源共模滤波器150只需要滤除高频噪声，该高频无源共模滤波器150的占板面积均很小；而且，本发明实施例中的有源共模滤波器中均采用半导体器件替代大体积的电感，明显降低占板面积，因此本发明实施例提供的滤波装置能够解决传统EMI滤波器占板面积大的问题。同时因为共模电感的体积大幅度减小，用铜量和铁芯减少，也实现了减重的目的。
此外，在本发明实施例中，从噪声源方向往外部电源侧看，依次串联有高频无源滤波器、反馈式有源共模滤波器、前馈式有源共模滤波器和差模滤波器，先滤除共模噪声，再滤除差模噪声，能够防止共模噪声因为阻抗不平衡转化成的差模噪声流入外部电源、导致滤波性能不足的问题。
本发明实施例提供的滤波装置可以应用到所有的电源产品或者供电系统中，例如可以串联在外部电源与逆变器之间，也可以串联在外部电源与用电设备之间，再例如可以应用到太阳能光伏并网发电系统中。其中电能的输送形式可以单相交流电，简称为单相电，也可以是三相交流电的形式，具体地，如图9所示，本发明实施例提供的滤波装置串联在三相交流电的场景下。
因此，在本发明实施例提供的滤波装置中，通过在噪声源(对应于图1中的设备)到外部电源的方向上，依次连接反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，且两个滤波器共用一个共模噪声检测器件，一方面能够有效提高滤波电路的整体滤波效能，另一方面有效地降低了电路成本，符合当前电源产品高密小型化的趋势，具有广阔应用前景。
图10示出了本发明实施例提供的一种电源供电系统400，如图10所示，该电源供电系统包括滤波装置410、外部电源420和设备430，该滤波装置410、该外部电源420与该设备430通过线路形成回路，该设备430工作时，在该线路上产生共模噪声信号，该滤波装置410用于滤除该共模噪声信号，其中滤波装置410可以为上述实施例提供的滤波装置100。
因此，在本发明实施例提供的电源供电系统400中，通过在设备到外部电源的方向上，依次连接反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，且两个滤波器共用一个共模噪声检测器件，一方面能够有效提高滤波电路的整体滤波效能，另一方面有效地降低了电路成本，符合当前电源产品高密小型化的趋势，具有广阔应用前景。
应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种滤波装置，其特征在于，所述滤波装置连接在外部电源与设备之间，所述滤波装置用于对来自所述设备的噪声信号进行滤波处理，所述滤波装置包括反馈式有源共模滤波器和前馈式有源共模滤波器，所述反馈式有源共模滤波器包括共模噪声检测器件和第一滤波电路，所述前馈式有源共模滤波器包括所述共模噪声检测器件和第二滤波电路，其中：
所述第一滤波电路连接在所述共模噪声检测器件与所述设备之间，所述第一滤波电路用于对来自所述设备的第一共模噪声信号作反馈式滤波处理，得到第二共模噪声信号，
所述共模噪声检测器件连接在所述第一滤波电路与所述第二滤波电路之间，所述共模噪声检测器件用于检测所述第二共模噪声信号，并向所述第二滤波电路提供所述第二共模噪声信号，
所述第二滤波电路连接在所述外部电源与所述共模噪声检测器件之间，所述第二滤波电路用于对所述第二共模噪声信号作前馈式滤波处理。
2.根据权利要求1所述的滤波装置，其特征在于：
所述共模噪声检测器件还用于向所述第一滤波电路提供所述第二共模噪声信号；
所述第一滤波电路还用于对所述第二共模噪声信号作反馈式滤波处理。
3.根据权利要求2所述的滤波装置，其特征在于，所述共模噪声检测器件包括：
原边，用于检测所述第二共模噪声信号；
第一副边，所述第一副边的输出端连接所述第一滤波电路的输入端，所述第一副边的输出端还连接所述第二滤波电路的输入端，用于分别向所述第一滤波电路与所述第二滤波电路提供所述原边检测的所述第二共模噪声信号。
4.根据权利要求2所述的滤波装置，其特征在于，所述共模噪声检测器件包括：
原边，用于检测所述第二共模噪声信号；
第二副边，所述第二副边的输出端连接所述第一滤波电路的输入端，用于向所述第一滤波电路提供所述原边检测的所述第二共模噪声信号；
第三副边，所述第三副边的输出端连接所述第二滤波电路的输入端，用于向所述第二滤波电路提供所述原边检测的所述第二共模噪声信号。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的滤波装置，其特征在于，所述外部电源为电网，所述电网与所述设备通过电源线连接，所述电源线包括相线和中性线；
所述原边包括：
第一子原边，串联在所述相线上；
第二子原边，串联在所述中性线上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滤波装置，其特征在于，所述第一滤波电路包括：环路补偿电路、第一电流注入电路以及第一外部供电电路，其中：
所述环路补偿电路的输入端连接所述共模噪声检测器件，所述环路补偿电路的输出端连接所述第一电流注入电路的输入端，用于向所述第一电流注入电路提供电流信号，
所述第一电流注入电路的输出端连接保护地，用于将所述环路补偿电路输出的电流信号注入到保护地，
所述第一外部供电电路用于为所述环路补偿电路提供工作电压。
7.根据权利要求6所述的滤波装置，其特征在于，所述第二滤波电路包括：电压电流转换电路、第二电流注入电路和第二外部供电电路，其中：
所述电压电流转换电路的输入端连接所述共模噪声检测器件，所述电压电流转换电路的输出端连接所述第二电流注入电路的输入端，所述电压电流转换电路用于向所述第二电流注入电路提供电流信号，
所述第二电流注入电流的输出端连接保护地，用于将所述电压电流转换电路输出的电流信号注入到保护地，
所述第二外部供电电路用于为所述电压电流转换电路提供工作电压。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滤波装置，其特征在于，所述滤波装置还包括差模滤波器：
所述差模滤波器连接在所述外部电源与所述第二滤波电路之间，所述差模滤波器用于对来自所述设备的差模噪声信号进行滤波处理。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的滤波装置，其特征在于，所述滤波装置还包括高频无源共模滤波器：
所述高频无源共模滤波器连接在所述第一滤波电路与所述设备之间，所述高频无源共模滤波器对来自所述设备的初始共模噪声信号进行滤波处理，
其中，所述第一滤波电路所处理的所述第一噪声信号为所述高频无源共模滤波器对所述初始共模噪声信号处理后所得的共模噪声信号。
10.一种电源供电系统，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的滤波装置、外部电源和设备，所述滤波装置、所述外部电源与所述设备通过线路形成回路，所述设备工作时，在所述线路上产生共模噪声信号，所述滤波装置用于滤除所述共模噪声信号。
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