CN111600466A - 一种高频噪声抑制装置 - Google Patents

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王莉
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Abstract

本发明公开了一种高频噪声抑制装置，包括噪声测量单元、控制单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元，其特征在于，所述噪声测量单元由FIR滤波组件、FFT分析组件组成，所述噪声抑制单元由多个噪声抑制模组组成，所述噪声抑制模组还包括可控硅K1、交流接触器KM1、放电电阻R1、高频滤波电容C1、安规电容C2以及熔芯FU；所述噪声测量单元的输入端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE，所述噪声测量单元的输出端与控制单元连接，所述控制单元与噪声测量单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元相连，所述噪声抑制单元的输入端与控制单元连接，通过本发明的实施，实现了高频噪声的有效抑制，具有一定的实用价值和推广价值。

Description

一种高频噪声抑制装置
技术领域
本发明涉及高频噪声抑制技术领域，尤其涉及一种高频噪声抑制装置。
背景技术
随着国民经济的迅速发展和科学技术水平的不断提升，电力电子产品得到了广泛的应用，同时随之而来的是电网供电质量日益恶化，电力系统中的谐波、无功、三相电流不平。
衡等电能质量问题愈发严重，有源滤波器(APF)、配电网静止无功发生器(SVG)在电网中应用日益广泛，但由于这类装置向电网中注入的反向电流实际是通过PWM技术产生的脉冲电流，其脉冲电流频率一般在10～20KHz，因此在很多工作环境中有源滤波器一方面消除电网负载产生的低次谐波，另一方面向电网中注入高频谐波电流，使配电网的高频噪声增大；一般短距离台区普遍使用载波通讯，进行中断计量表数据读取，高频噪声的增大会直接影响到设备抄表数据的读取，另一方面高频噪声的产生对医疗区域，精密加工等区域仪器工作也会产生不可预估的影响。
针对上述问题，市面上常规的处理方法是在APF、SVG接电网侧的一端串入共模电抗，但由于电网的线路阻抗不确定、线路的高频噪声频点不确定等因素，对电网高频噪声抑制的成效不明显，同时共模电抗需要流过的电流为APF、SVG的额定电流值，不能增加了共模电抗体积，而且增加了损耗和成本、同时也不便于现场安装，因此不被客户所接受。
名称为“一种应用于三相变流器的滤波电路”的中国专利(专利授权号为CN103414326B)，将常规的LCL无源滤波的C支路改造为开关频率基波支路、开关频率2次支路、RC阻尼支路、谐振成分的提取模块这四部分的组合，能对开关频率及其开关频率2次谐波进行有限的抑制，但因为电网的线路阻抗不确定、高频噪声成分非常复杂，高频噪声处理效果一样的不理想。
综上所述，需要一种高频噪声抑制装置来解决现有技术中所存在的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高频噪声抑制装置，旨在解决现在APF、SVG安装到配电网中影响载波通讯表数据通讯的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高频噪声抑制装置，包括噪声测量单元、控制单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元，其特征在于，所述噪声测量单元由FIR滤波组件、FFT分析组件组成，所述噪声抑制单元由多个噪声抑制模组组成，所述噪声抑制模组还包括可控硅K1、交流接触器KM1、放电电阻R1、高频滤波电容C1、安规电容C2以及熔芯FU；
所述噪声测量单元的输入端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE，所述噪声测量单元的输出端与控制单元连接，所述控制单元与噪声测量单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元相连，所述噪声抑制单元的输入端与控制单元连接，所述噪声抑制单元的输出端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE。
优选的，所述噪声测量单元还分别与电气回路中的火线、零线、地线相连，且噪声测试单元采用改进型FFT进行谐波提取，提取步骤分为两部分，加窗FFT谐波提取、获取峰值谱线、谱线修正。
优选的，所述控制单元接收噪声测量单元的数据和人机操作单元的指令，采用逐次逼近算法生成指令给噪声抑制单元。
优选的，所述可控硅K1的上端连接于电网的火线L，可控硅K1的下端连接于高频滤波电容C1的上端，高频滤波电容C1的下端连接于电网的零线N，放电电阻R1的2脚并联连在高频滤波电容C1的两端，交流接触器KM1的上端连接于电网的零线N,交流接触器KM1的下端连接于安规电容C2的上端，安规电容C2的下端连接于电网的地线PE。
优选的，所述放电电阻R1和高频滤波电容C1构成火线L对零线N的差模高频噪声抑制电路。
优选的，所述安规电容C2构成火线L与接地线PE之间和N线与接地线PE之间高频噪声抑制电路。
优选的，所述高频滤波电容C1选取金属化聚丙烯薄膜电容器。
优选的，所述安规电容C2选取金属化聚丙烯膜抗干扰电容器。
本发明的有益效果：
1、本发明考虑了IGBT模块工作与设备壳体之间产生噪声，在N线对接地线PE之间添加噪声抑制回路，IGBT模块工作输出的高频噪声通过高频滤波电容C1,被旁路到零线上,再经过安规电容C2旁路到大地，不仅很好的滤除相线间的差模噪声，也使相线之间的共模噪声得到了很好的抑制效果。
2、本发明噪声抑制单元针对不同现场灵活使用，满足大部分现场需求，对单相或三相同样有效，采用的谐波提取方式在一定程度上弥补了短范围FFT提取的频谱泄露，造成谐波分析结果不准确的问题，提高了测量准确性，并且本发明采用并联式安装，现场施工接线方便，便于电网维护，安装过程台区无需断电。
3、本发明能适用于任意采用大功率高速开关电力电子器件IGBT结构的并网逆变器产品进行高频噪声抑制，经实际现场应用高频噪声抑制效果较好，具有一定实用价值和推广价值。
4、本发明能根据测量到的电网高频噪声数据情况，自动进行高频噪声抑制，再采样进行高频抑置后的电网高频噪声，如果不满足，能够再控制不同的高频噪声抑制参数输出，形成一个闭环控制，直到高频噪声抑制到满足设计要求为止，针对不同现场存在较强的适用性。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
图2为本发明的噪声抑制单元的原理图。
图3为本发明的噪声抑制单元的单个组件示意图。
图4为本发明的噪声抑制单元在三相电路中的应用方案示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，一种高频噪声抑制装置，包括噪声测量单元、控制单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元，噪声测量单元由FIR滤波组件、FFT分析组件组成，噪声抑制单元由多个噪声抑制模组组成，噪声抑制模组还包括可控硅K1、交流接触器KM1、放电电阻R1、高频滤波电容C1、安规电容C2以及熔芯FU；
噪声测量单元的输入端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE，噪声测量单元的输出端与控制单元连接，控制单元与噪声测量单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元相连，噪声抑制单元的输入端与控制单元连接，噪声抑制单元的输出端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE。
其中：
噪声测试单元采用改进型FFT进行谐波提取，其提取步骤分为两部分，加窗FFT谐波提取、获取峰值谱线、谱线修正，加窗FFT谐波提取得到
Figure BDA0002518872250000041
其中A为需要频点的噪声值，fo为基波频率，W(2πf)为连续频谱区间，θ为初始相位，X(f)为频谱，获取峰值谱线为：在用户设置的频率点k0处，寻找两个频域峰值对应的谱线k1和k2；所述谱线修正即根据谱线数据对频点噪声值进行修正得到修正后的噪声值，修正公式为：
Figure BDA0002518872250000042
Figure BDA0002518872250000043
为修正后得到的噪声值，FIR滤波组件提取出电网电压的10kHZ以上的电压成分，通过FFT模块分析10kHZ～500kHZ以上的电压成分，提取出其谐波含量，传递给控制单元。
控制单元接收噪声测量单元传递的谐波数据以及人机操作单元设置的参数，针对用户设置的频点，与提取谐波成分进行分析，若提取噪声值最高的频点高于用于设定频点，则以用户设置频点为目标值，若提取噪声值最高频点低于用户设定值，则以噪声最高频点作为目标值，目标值用于作为控制单元控制的基准，控制单元首先记录各个频点数据，输出控制指令给噪声抑制单元，噪声抑制单元动作后，控制单元再次比对各个频点数据，再与目标值进行比对，检查噪声值是否符合要求，得出控制指令，再次输出控制指令给噪声抑制单元，依次逐步逼近目标值。
如图2所示，噪声抑制单元由多个噪声抑制模组组成，每个噪声抑制模组的L、N、PE线并联连接在一起，多个控制IO口组合成一个控制IO集，控制IO集与控制单元连接，每个噪声抑制模组包括、交流接触器KM1、放电电阻R1、高频滤波电容C1、安规电容C2以及熔芯FU，高频滤波电容C1的上端与火线L连接，高频滤波电容C1的下端交流接触器KM1，放电电阻R1下端和安规电容C2上端分别连接到交流接触器KM1的常开常闭触点上，在电容切除后使用放电电阻R1对电容进行放电，实现快速降压，保证设备人员安全，安规电容C2连接零线N和接地线PE之间，配合高频滤波电容C1使相间共模信号对地形成差模信号，通过安规电容C2将该差模噪声进行滤除。
所述噪声抑制单元为组合套件，根据客户现场的需求进行配置，若所有滤波组件全部投入，控制单元计算噪声抑制情况依旧相差较大，则会发送指令给显示单元，显示单元显示告知客户对模组进行套件更换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高频噪声抑制装置，包括噪声测量单元、控制单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元，其特征在于，所述噪声测量单元由FIR滤波组件、FFT分析组件组成，所述噪声抑制单元由多个噪声抑制模组组成，所述噪声抑制模组还包括可控硅K1、交流接触器KM1、放电电阻R1、高频滤波电容C1、安规电容C2以及熔芯FU；
所述噪声测量单元的输入端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE，所述噪声测量单元的输出端与控制单元连接，所述控制单元与噪声测量单元、噪声抑制单元、人机操作单元以及显示单元相连，所述噪声抑制单元的输入端与控制单元连接，所述噪声抑制单元的输出端分别连接电网的火线L、零线N、地线PE。
2.根据权利要求1所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述噪声测量单元还分别与电气回路中的火线、零线、地线相连，且噪声测试单元采用改进型FFT进行谐波提取，提取步骤分为两部分，加窗FFT谐波提取、获取峰值谱线、谱线修正。
3.根据权利要求1所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述控制单元接收噪声测量单元的数据和人机操作单元的指令，采用逐次逼近算法生成指令给噪声抑制单元。
4.根据权利要求1所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述可控硅K1的上端连接于电网的火线L，可控硅K1的下端连接于高频滤波电容C1的上端，高频滤波电容C1的下端连接于电网的零线N，放电电阻R1的2脚并联连在高频滤波电容C1的两端，交流接触器KM1的上端连接于电网的零线N,交流接触器KM1的下端连接于安规电容C2的上端，安规电容C2的下端连接于电网的地线PE。
5.根据权利要求1、4所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述放电电阻R1和高频滤波电容C1构成火线L对零线N的差模高频噪声抑制电路。
6.根据权利要求1、4所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述安规电容C2构成火线L与接地线PE之间和N线与接地线PE之间高频噪声抑制电路。
7.根据权利要求1、4所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述高频滤波电容C1选取金属化聚丙烯薄膜电容器。
8.根据权利要求1、4所述一种高频噪声抑制装置，其特征在于，所述安规电容C2选取金属化聚丙烯膜抗干扰电容器。
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