CN112187208A - 三相电源的差共模分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三相电源的差共模分离方法，本方法将三相电源分别引入相互独立的差模抑制网络和共模抑制网络，将传导干扰的差模分量和共模分量进行分离。分离后的传导干扰结果可用于进行电源滤波网络的精确设计，以解决以往三相电源滤波设计时只能凭经验、靠反复试错解决传导干扰问题的困难；进一步，考虑到大功率的使用条件以及阻抗失配最坏情况，差模抑制网路和共模抑制网络满足在10kHz～10MHz的频率范围内提供至少60dB的插入损耗目标，本发明提出了一种新抑制网络的差共模分离方法，适应更复杂的使用条件。
Description
技术领域
本发明涉及电磁兼容滤波技术，特别涉及差共模分离方法。
背景技术
工程上滤波设计凭经验进行滤波电感、滤波电容取值、选型，没有专门的差共模分离器，共模分量和差模分量不易计算，只能凭经验、靠“反复试错”解决传导干扰问题。对任何电源线上的传导干扰信号，都可以用差模和共模干扰信号来表示。差模干扰信号为相位相反，电位相等的干扰信号，而共模干扰信号为相位相等，电位相等的干扰信号。
电源滤波网络由差模抑制网络和共模抑制网络两部分组成，分别抑制噪声的差模分量和共模分量。对于任何电源系统内的传导干扰信号，都可用共模和差模干扰信号来表示，干扰信号可看作独立网络端口，必须应先将噪声的差模分量和共模分量分离出来，并定量计算差模抑制网络和共模抑制网络的相应参数，并得出最优解。而目前国际上规定的传导干扰测量设备线性阻抗稳定网络(line impedance stabilization network,LISN)所测量的是共模和差模的混合信号，因此将LISN所测到的噪声信号分离为共模和差模信号是抑制电磁干扰首先要解决的问题。现有技术主要针对单相电源进行差共模分离，并研制出各种差共模分离器，然而针对三相电源由于系统复杂，硬件成本高，对此的差共模分离技术研究甚少。
发明内容
为有效解决三相电源传导干扰噪声差模分量和共模分量无法分离的问题，本发明提供了一种三相电源的差共模分离方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
步骤1，对三相电源的走线形式以及电压类型进行分类。
三相电源的走线形式优选三相三线制、三相四线制，电压类型优选380V/50Hz,220V/50Hz，然后根据抑制网络的工作功率进行内部器件的选配。
步骤2，按照三相电源的走线形式，设计差模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数。
步骤3，按照三相电源的走线形式，设计共模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数。
步骤4，按照功率要求，选择抑制网络参数。
按照功率要求，在大功率的使用工况下，差模抑制网络的电感值不能太大，优选采用微亨级别。而共模抑制网络的电容，按照安全规范，优选采取纳孚级别。
步骤5，按照阻抗失配最坏情况，设计匹配网络。
差模和共模抑制网络安装的负载阻抗多种多样以及源阻抗的不确定性，需在抑制网络负载端和源端增加匹配网络，满足阻抗失配最坏的工况。
步骤6，通过共模抑制网络，分离出差模信号；通过差模抑制网络，分离出共模信号。
进一步的，所述差模抑制网络插入损耗60dB，共模抑制网络插入损耗60dB。
本发明的有益效果为：本发明提出的基于差共模抑制网络的差共模分离方法，能够有效的解决三相电源差共模分量的分离问题，本发明的技术方案是基于三相电源的大功率工况，在阻抗失配最坏情况下，能够保证差共模在任意情况下进行分离。
附图说明
图1是三相三线制差模抑制网络电路图；
图2是三相四线制差模抑制网络电路图；
图3是三相三线制共模抑制网络电路图；
图4是三相四线制共模抑制网络电路图。
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。
本发明实施例提供一种基于三相电源的差共模分离方法，所述方法包括：
步骤1，对三相电源的走线形式以及电压类型进行分类，三相电源的走线形式主要包括三相三线制、三相四线制；而三相五线制其中一根为保护性地线，与分离技术无关，暂不考虑；而三相电源的电压类型主要包括380V/50Hz,220V/50Hz。差共模分离技术需应用在大功率的工况下，故抑制网络内部的器件需要考虑工作功率。考虑两种电压的通用性，器件以380V/50Hz工作电压进行选型。
步骤2，按照三相三线制的走线形式，设计差模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数；差模抑制网络满足插入损耗60dB要求，若满足10kHz存在60dB的插入损耗，则采用双π型电路，由于插入损耗为30dB，故选择二级滤波。差模抑制网络为无源网络，器件参数为电感和电容的参数值。按照工程经验进行选取，电容值选取为1微孚，电感值选取5微亨。
步骤3，按照三相三线制的走线形式，设计共模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数；共模抑制网络满足插入损耗60dB要求，若满足10kHz存在60dB的插入损耗，则采用双π型电路，由于插入损耗为30dB，故选择二级滤波。共模抑制网络为无源网络，器件参数为电感和电容的参数值。由于安全规范要求，电容值按照工程经验进行选取10纳孚，电感值选取100微亨。
步骤4，按照三相四线制的走线形式，设计差模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数；差模抑制网络满足插入损耗60dB要求，若满足10kHz存在60dB的插入损耗，则采用双π型电路，由于插入损耗为30dB，故选择二级滤波。差模抑制网络为无源网络，器件参数为电感和电容的参数值。按照工程经验进行选取，电容值选取为0.5微孚，电感值选取4微亨。
步骤5，按照三相四线制的走线形式，设计共模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数；共模抑制网络满足插入损耗60dB要求，若满足10kHz存在60dB的插入损耗，则采用双π型电路，由于插入损耗为30dB，故选择二级滤波。共模抑制网络为无源网络，器件参数为电感和电容的参数值。由于安全规范要求，电容值按照工程经验进行选取6纳孚，电感值选取60微亨。
步骤6，按照功率要求，选择抑制网络参数；按照功率要求，在大功率的使用工况下，差模抑制网络的电感值不能太大，采用微亨级别。而共模抑制网络的电容，按照安全规范，必须采取纳孚级别。经验证，上述参数满足大功率和安全的使用要求。
步骤7，按照阻抗失配最坏情况，设计匹配网络；差模和共模抑制网络安装的负载阻抗多种多样以及源阻抗的不确定性，需在抑制网络负载端和源端增加匹配网络，满足阻抗失配最坏的工况。按照工程经验，源端电阻值为50欧姆，电容值为25纳孚，负载端电阻值为100欧姆，电感值为100微亨。
步骤8，通过共模抑制网络，分离出差模信号；通过差模抑制网络，分离出共模信号。经分离出来的信号设计的差模抑制网络和共模抑制网络，组合而成的电源滤波器能够一次性满足使用要求。
Claims (6)
1.三相电源的差共模分离方法，其特征在于：
步骤1，对三相电源的走线形式以及电压类型进行分类；
步骤2，按照三相电源的走线形式，设计差模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数；
步骤3，按照三相电源的走线形式，设计共模抑制网络，确定电路形式以及滤波级数；
步骤4，按照功率要求，选择抑制网络参数；
步骤5，按照阻抗失配最坏情况，设计匹配网络；
步骤6，通过共模抑制网络，分离出差模干扰信号；通过差模抑制网络，分离出共模干扰信号。
2.根据权利要求1所述的三相电源的差共模分离方法，其特征在于：所述三相电源的走线形式包括三相三线制、三相四线制。
3.根据权利要求1所述的三相电源的差共模分离方法，其特征在于：所述三相电源的电压类型包括380V/50Hz，220V/50Hz。
4.根据权利要求1所述的三相电源的差共模分离方法，其特征在于：所述差模抑制网络插入损耗60dB，共模抑制网络插入损耗60dB。
5.根据权利要求1所述的三相电源的差共模分离方法，其特征在于：所述差模抑制网络的电感值采用微亨级别；所述共模抑制网络的电容采取纳孚级别。
6.根据权利要求1所述的三相电源的差共模分离方法，其特征在于：所述差模和共模抑制网络在抑制网络负载端和源端增加匹配网络，满足阻抗失配最坏的工况。
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