CN1818690A - 电磁兼容中传导性噪声的控制设备与方法 - Google Patents

Abstract

电磁兼容中传导性噪声的控制设备与方法是对传导性电磁干扰(EMI)噪声进行识别和控制，使之达到相应EMC标准的设备和方法，该控制设备的主测量装置(1)输入端的相线(L)中线(N)地线(G)分别接外部的商用电源，主测量装置(1)强电信号输出端的分别接EMI滤波器(2)的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器(2)的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备(6)，主测量装置(1)输出端的弱电信号(V_D－G，V_N－G)分别接噪声模态分离网络(3)的输入端，噪声模态分离网络(3)输出端的共模分量(CM)、差模分量(DM)接频谱分析仪(4)的输入端，频谱分析仪(4)与计算机(5)相接，将测量到的噪声波形数据输入到计算机(5)中。

Description

电磁兼容中传导性噪声的控制设备与方法

技术领域

本发明是对传导性电磁干扰(EMI)噪声进行识别和控制，使之达到相应EMC标准的设备和方法，属于电磁兼容设备设计和的技术领域。

技术背景

目前国内外在解决传导性电磁干扰噪声问题上，基本停留在对已有噪声分离网络特性的理论分析和参数性能改善上，而在传导性电磁干扰噪声的控制方法研究中，所作的也基本都是针对某种或某类特定的被测装置(EUT)所进行的传导性电磁干扰识别、消除或响应参数的研究与解决。如印刷电路板、DC/AC开关电源等。本发明在上述理论起点上，将完成针对一般性被测装置的一整套实际的传导性电磁干扰(EMI)噪声识别与控制的硬件装置及相应的处理软件。可实现噪声分离、识别、计算和滤波器设计，进一步完成功率滤波器标准归一化设计、滤波器优化处理和硬件电路自动连线等诸多能够面向企业解决实际问题的实用性功能。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对上述问题而提出的电磁兼容中传导性噪声的控制设备与方法，它可以为企业和产品设计工程师提供完善而经济实用的传导性电磁干扰总体解决方案，本发明既可以满足电磁兼容一般性检测要求，同时又可以为下一步控制电磁干扰噪声提供有效、经济和标准化的工具，并且实现全过程自动化处理目标。

技术方案：目前电磁兼容性已经成为一种强制性标准，电气与电子产品无论在国内还是国际市场销售，都必须达到相应的EMC标准。本发明提出了当前传导性电磁干扰测量和特征识别一体化综合解决方案，系统包含了具备噪声分析、识别、计算和滤波器设计功能的软件系统，给出了性能指标和改进方案；同时结合噪声抑制提出了标准功率滤波器的设计思路和准则，结合一般性被测设备完成了普通滤波器原型机的制作，并最终将电磁干扰噪声信号测量和控制过程相结合，形成了一整套完整的处理方案。主要由以下几个部分组成：

1、具备噪声分析、识别、计算和滤波器设计功能的软件系统：噪声识别与控制软件在传导性电磁干扰(EMI)测试中扮演着极其重要的角色，软件主要功能说明如下：

①“总噪声测量(Total Noise measurement)”，用来测量电磁兼容(EMC)标准(如美国FCC标准)所要求的混合噪声总量。

②“来自分离网络的共模/差模噪声分量(CM/DM Noise From DiscriminationNetwork)”，用来显示经过分离网络模态分离之后的噪声分量并且为进一步的噪声抑制分析提供有益的诊断信息。

③“比对EMC标准的噪声超调量(Noise Level Exceeding EMC Regulation)”，用以提取EMC标准限制线上的噪声超调水平，同时该信息为共模/差模滤波器设计中所必须的模态噪声分量的频率响应建立了原始数据。

④“原始滤波参数(Original Filtering Parameter)”，该参数由上面获取到的数据转化而成。包括将决定滤波性能的带通、带阻、低通、高通等滤波器性能。

⑤“功率线滤波器设计(Power Line Filter Design)”，在该步骤中由计算机根据④“原始滤波参数”中的信息对共模和差模滤波器进行设计，整个过程由一体化的标准程序实现。

⑥“噪声抑制结果(Noise Suppression Results)”，用来显示经过噪声诊断和滤波器抑制后的测量结，以及诸如共模、差模分量各降低了多少个分贝的噪声和经过处理的系统是否已满足了EMC标准等细节。

⑦“电磁兼容测试报告(EMC Test Report)”，利用该选项创建测试报告，内容包括：导致原系统没有通过电磁兼容标准的主要原因及滤波器设计中的相关信息。

2、针对功率线滤波器(power line filter)设计中的EMI标准化、归一化研究

首次在功率线滤波器(power line filter)设计中提出EMI标准化和归一化的滤波器设计思路，通过计算机电路仿真进行选取，原则是依据最少元件使用量和最低经济成本，同时优先考虑电容器件为主的滤波器方案，使标准功率线滤波器在对CM和DM拥有良好抑制效应的同时，还具有最简便和经济性优点，并易于全自动化处理实现。

同时尝试功率滤波器的硬件电路实现方法，即通过根据提取出来的模态信号分离量和滤波器归一化设计得到的元件参数值，在功率线滤波器(power linefilter)设计中自动实现电路硬件连接。

在对传导性EMI信号进行噪声识别的同时，相对应的噪声控制技术也已取得较大进展，主要体现在功率线滤波器(power-line filter)的计算机辅助设计方面。一般说来，根据标准滤波器拓扑结构，可将滤波器分成CM和DM两部分，如说明书附图1所示。采用二阶滤波器结构，共模滤波器由L_CM和C_CM组成，差模滤波器由L_DM和C_DM组成，则固有频率为

$f_{r,\mathrm{CM}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{\mathrm{CM}}\·C_{\mathrm{CM}}}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{(L_C+2L_D)\·2C_y}}\≈\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_C\·2C_y}}---\left(1\right)$

$f_{r,\mathrm{DM}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{\mathrm{DM}}\·C_{\mathrm{DM}}}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{(2L_D+L_{\mathrm{leak}})\·C_{\mathrm{DM}}}}\≈\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{2L_D\·C_{\mathrm{DM}}}}---\left(2\right)$

(1)(2)式可以根据各自的谐振频率、已知的常用器件固定参数和滤波器40dB斜率的频率衰减特性，通过方程解得其中的变量参数。

考虑到二阶滤波器应当具备40dB斜率的频率衰减特性，因此衰减曲线的临界点决定了角频率为：

           f_，r＝f₀·10^-A/40                                (3)

上式中A为临界点的衰减值，f₀为临界点频率。由此可以得出结论：当(1)式中的某个元素一旦确定，我们即可通过方程解得其它得参数变量。通常我们选择尽量大的电容以使得电感的值尽量小。

更进一步，研究既能同时适合共模和差模噪声滤波、又能从经济角度出发使用尽可能少的电路元件并易于在系统中电路自动实现的滤波器拓扑结构，以实现标准化一体化的滤波器设计方案。此外，在综合解决方案中，滤波器硬件结构的自动实现同样也是值得关注的，可考虑将电路中的每一个基本滤波元件以并联和串连连接方式来匹配通过滤波器仿真计算出的设备参数值。

3、结合一般性被测设备制作的普通滤波器原型机

由于开关电源的内阻抗为滤波器设计的一个重要依据，在进行滤波器设计时，负载阻抗是必须确定的一个技术指标，开关电源的内阻抗就是我们所要确定的负载阻抗。

如说明书附图2所示，用高频电流线圈互感器进行内阻抗测试的实验装置包括了一个注入式电流线圈互感器、一个检测式电流线圈互感器、一信号发生器和一频谱分析仪。要测量的未知阻抗以bb’端的阻抗Z_X来表示，两高频电流线圈互感器和耦合电容以及未知阻抗组成了一条回路。信号发生器输出一正弦波信号V_w注入到注入式电流线圈互感器，于是电路中就产生I_w的电流，频谱分析仪可以检测到I_w对检测式电流线圈互感器的作用结果。通过信号发生器不同频率点输出的调节，就可以在检测式电流线圈互感器端获取不同频率点的值。

附图3给出了在aa’端的注入式电流线圈互感器的等效电路图，V_sig和Z_sig分别是信号发生器的输出电压和内阻抗，I_p是注入式电流线圈互感器的输入电流，L_p、L_w和M分别是一次侧、二次侧的自感和互感。

附图4是双电流线圈互感器法的实验等效图，可得：

            V_M1＝(Z_M1+Z_M2+Z_C+Z_x)I_w                                (1)

令Z_in＝Z_M1+Z_M2+Z_C，则公式(1)变为：

            V_M1＝(Z_in+Z_x)I_w                                       (2)

通过公式(2)，未知阻抗Z_x可以用下式表示：

$Z_x=\frac{V_{M1}}{I_w}-Z_{\mathrm{in}}---\left(3\right)$

检测式电流线圈互感器中通过的电流I_w由下式决定

$I_w=\frac{V_{p2}}{Z_{T2}}---\left(4\right)$

这里V_p2是检测式电流线圈互感器所测得的电压，Z_T2是该电流线圈互感器校准后的转移阻抗。

将V_M1＝-(jwM/(Z_sig+jwL_p))V_sig和(4)代入(3)中

$Z_x=\left(\frac{-\mathrm{jwM}{V}_{\mathrm{sig}}}{Z_{\mathrm{sig}}+\mathrm{jw}{L}_p}\right)\frac{Z_{T2}}{V_{p2}}-Z_{\mathrm{in}}---\left(5\right)$

令K＝(-jwMZ_T2/(Z_sig+jwL_p))，公式(5)可简化为：

$Z_x=\frac{K{V}_{\mathrm{sig}}}{V_{p2}}-Z_{\mathrm{in}}---\left(6\right)$

保持信号发生器输出V_sig不变，对于一个给定频率来说KV_sig是一固定的系数。如果有一已知阻值的高精度电阻R_std＞＞|Z_in|，并用该电阻取代Z_X，则固定系数KV_sig可通过下式得到：

$K{V}_{\mathrm{sig}}\≈R_{\mathrm{std}}{V}_{p2}{|}_{Z_x=R_{\mathrm{std}}}---\left(7\right)$

要测Z_in，将Z_X短路，得

$Z_{\mathrm{in}}=\frac{K{V}_{\mathrm{sig}}}{V_{p2}{|}_{Z_x=0}}=\frac{R_{\mathrm{std}}{V}_{p2}{|}_{Z_x=R_{\mathrm{std}}}}{V_{p2}{|}_{Z_x=0}}---\left(8\right)$

最后将开关电源接入电路并打开电源，则开关电源的内阻抗为：

$Z_x=\frac{K{V}_{\mathrm{sig}}}{V_{p2}{|}_{Z_x=\mathrm{SMPS}}}-Z_{\mathrm{in}}=\frac{R_{\mathrm{std}}{V}_{p2}{|}_{Z_x=R_{\mathrm{std}}}}{V_{p2}{|}_{Z_x=\mathrm{SMPS}}}-Z_{\mathrm{in}}--\left(9\right)$

测得开关电源的内阻抗后，就可以进行EMI滤波器的设计了。

(1)差模滤波器的设计

技术指标：

通带最大衰减Ap＝3dB；截止频率fc＝500Hz；阻带最小衰减As＝20dB；达到指定衰减As的最低频率fs＝5KHz；终端电阻Rs为50Ω，R_L通过高频电流线圈互感器测得。

由 $L=\frac{R_L}{{\mathrm{\ω}}_C}\·L^{\′},C=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_C{R}_L}\·C^{\′}$

经计算得：n＝1，C＝0.1uF。

(2)共模滤波器的设计

技术指标：

通带最大衰减Ap＝3dB；截止频率fc＝500Hz；阻带最小衰减As＝30dB；达到指定衰减As的最低频率fs＝5KHz；终端电阻Rs为50Ω，R_L通过高频电流线圈互感器测得。

由 $L=\frac{R_L}{{\mathrm{\ω}}_C}\·L^{\′},C=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_C{R}_L}\·C^{\′}$

经计算得：n＝2，C＝0.1uF，L＝33mH。

将差模与共模滤波器综合考虑设计在一张图中：

最后选取的滤波器模型为：如说明书附图5所示。

4、传导性电磁干扰(EMI)噪声诊断与抑制全自动系统硬件实验平台

在研制出从被测设备中提取传导性电磁干扰(EMI)总噪声的核心器件-线阻抗稳定网络LISN(line impedance stabilization network)和将初始混合噪声进行模态分离的核心器件-CM/DM分离网络(discrimination network)的基础上，以上述器件为核心，连接商用开关电源、固纬GSP-827频谱分析仪或DS02902虚拟仪器，配套自行开发的滤波器设计软件，确定了整套综合系统进行噪声分析、识别、计算以及功率线滤波器设计的实施方案，实现了频谱分析仪测量分析数据与PC之间的通信，完成了系统软/硬件调试。组建了系统实验测试平台。EMI噪声控制设备的电路原理图如说明书附图6所示。

本发明德电磁兼容中传导性噪声的控制设备包括主测量装置、EMI滤波器、噪声模态分离网络、频谱分析仪、计算机；其中，主测量装置输入端的相线中线地线分别接外部的商用电源，主测量装置强电信号输出端的分别接EMI滤波器的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备，主测量装置输出端的弱电信号V_L-G，V_N-G分别接噪声模态分离网络的输入端，噪声模态分离网络输出端的共模分量CM、差模分量DM接频谱分析仪的输入端，频谱分析仪与计算机相接，将测量到的噪声波形数据输入到计算机中。

主测量装置输入端的相线即第一电感线圈的输入端、中线即第二电感线圈的输入端、地线分别接外部的商用电源，主测量装置的强电信号输出端即第一电感线圈的输出端、第二电感线圈的输出端、地线分别接EMI滤波器的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备的“line、neutral、earth”端；主测量装置的弱电信号输出端V_L-G，V_N-G分别接噪声模态分离网络中第三电感线圈、第四电感线圈的输入端。

控制方法为：

①将从商用电源过来的强电信号通过主测量装置输入到被测设备EMI滤波器，为被测设备提供工作电源，

②在主测量装置的另一输出端提取被测设备EMI滤波器的电磁干扰“EMI”噪声信号后，输入到噪声模态分离网络的共模CM/差模DM分离网络DN进行模态分离，将分离的信号送频谱分析仪，而后由诊断软件对从频谱分析仪传送到计算机上的信号进行处理，

③通过软件操作，首先获取所要求的混合噪声总量；接着软件界面显示经过分离网络模态分离之后的噪声分量，并且为进一步的噪声抑制分析提供有益的诊断信息：依据噪声分量的性质设计差模滤波器或共模滤波器，

④通过软件操作提取EMC标准限制线上的噪声超调水平，同时该信息为共模/差模滤波器设计中所必须的模态噪声分量的频率响应建立了原始数据；再获取原始滤波参数，该参数由上面获取到的数据转化而成，包括将决定滤波性能的带通、带阻、低通、高通等滤波器性能；

⑤通过高频电流互感线圈法测量开关电源的内阻抗，作为滤波器设计的重要参数之一，建立实验电路，分别就固定电阻接入、短路和开关电源接入三种情况进行测试，计算得到R_L，依据此参数即可得到滤波器电路中电容“C₅～C₈”、电感L₁～L₈；其中电容C₇＝C₈，电容C₂为经验值，电感L₃＝L₄；

⑥根据步骤⑤中所得到的各参数进行功率线滤波器设计，将设计的滤波器接入噪声控制装置，通过查看噪声抑制结果，显示经过噪声诊断和滤波器抑制后的测量结果，以及诸如共模、差模分量各降低了多少个分贝的噪声和经过处理的系统是否已满足了EMC标准等细节；完成电磁兼容测试。

有益效果：由于传导性EMI模态干扰信号识别及其控制技术目前还不完善，很多问题尚未彻底解决，尤其是面向广大中小型企业和用户的智能化处理技术和综合解决方案还未完全实现。现阶段，针对当前的EMI检测、抑制手段及国家制订的强制性EMC标准，中小型企业需要的设备投资大，技术手段参差不齐，特别是一些以往缺乏电磁兼容设计经验的企业，大量资金投入的回报往往是低效甚至徒劳的。比如，广大中小型制造企业和电力用户往往存在两个方向上的极端解决方案：EMC欠设计和EMC过设计。即在产品设计中基本忽略电磁兼容因素或过度强调电磁兼容因素，前者在产品设计完成后经过检测一旦不能通过国家EMC强制执行标准，所生产产品即只能返工；而后者则在产品开发过程中耗费了大量不必要的设备投入资金及检测成本费用、人力等资源。两者都将大大耗费企业的生产成本，造成各种资源的浪费和产品竞争力的下降。

本发明旨在产品满足EMC标准的前提下，实现人力、物力资源的最优化配置，最大化降低生产成本，提升经济效益，提高产品竞争力。

对此，本发明提出了基于传导性电磁干扰噪声综合识别和控制的整体EMI解决方案。新方案将噪声测量和噪声控制有机结合在一起成为一个综合系统，系统包含了具备噪声分析、识别、计算和滤波器设计功能的软件系统，此外本发明还包括优化功率线滤波器设计，形成标准化、简约化、经济化和易实现，并结合一般性被测设备制作的普通滤波器原型机，使之能同时对低频共模和高频差模信号实施有效滤除功能。可见，本发明就是针对那些中小型企业在EMI控制方面存在的实际困难，有目的性的提高其全面解决EMI问题的能力，使得大量中小型电力、电器与电子等制造企业和广大的低端电力用户少走弯路，同时最大程度的节约成本。上述思路和方法在国内外文献报道中尚不多见，具有一定原创性和科学意义，再加上应用面广，符合国内、国际因电磁兼容标准强制性执行政策所带来的巨大检测和处理问题要求，市场用户和需求明显，具有较大开发价值。

附图说明

图1为功率线滤波器的一般拓扑结构线路结构示意图。

图2为双高频电流线圈互感器法的基本实验建立。

图3为双电流线圈互感器法的实验等效图。

图4为注入式电流线圈互感器的等效电路图。

图5为普通滤波器原型机的线路结构示意图。

图6为EMI噪声控制设备的电路原理图。

图7为综合EMI解决方案原理框图。其中图(a)为系统中的噪声识别结构图；图(b)为系统中的噪声控制结构图。

具体实施方式

以所建立的系统硬件实验研究平台为基础，进行了开关电源拖带阻性负载实验研究，通过实验数据实际论证了噪声识别与控制综合系统在处理传导性电磁干扰(EMI)问题上的优越性。

由线阻抗稳定网络LISN，AC/DC，24V 960W直流输出开关电源接一组(3个)500W，5Ω并联的电阻盘，由功率合成器combiner构成的噪声分离网络DN及GSP-827频谱分析仪构成的EMI噪声智能诊断系统，供电电源采用单相三线220V交流工频电源。在测试中，改变所并联电阻盘的个数及阻值，以获取开关电源输出端的电流变化，同时改变分离网络I/O端线缆的接法使得频谱分析仪分别对总噪声，共模分量及差模分量进行波形采集。

将商用开关电源用作被测设备即噪声源，以产生传导性EMI噪声，并以此作为我们测试系统的检测对象，其研究实验结果表明通过滤波器可以有效的控制传导性电磁干扰噪声分量和总噪声，也证实了该传导性EMI噪声识别与控制综合系统可有效地解决EMI问题。

主测装置(线阻抗稳定网络LISN)的输入端(包括L、N、G线)接商用电源，输出端的强电信号(包括L、N、G线)输入到EMI滤波器的三个输入端(L_in、N_in、G_in)。滤波器中C₁和C₂用来滤除差模电流，L₁、L₂、C₃和C₄用来滤除共模电流，L₁和L₂为共模扼流圈(亦称共模电感)，从滤波器L_out、N_out、G_out出来的强电信号已经得到抑制，而后输入到被测设备(开关电源)。主测设备的信号线，即主测设备(线阻抗稳定网络LISN)的50Ω电阻上的电压信号(包括N、L两路)，作为噪声模态分离网络的两路输入信号，而分离网络的输出信号即是我们所分离出来的CM、DM信号，输入到频谱分析仪进行观测，频谱分析仪同时与计算机相接，将测量到的噪声波形数据输入到计算机中，通过计算机软件，将噪声波形再现并分析处理。

电磁兼容中传导性噪声的控制设备包括主测量装置1、EMI滤波器2、噪声模态分离网络3、频谱分析仪4、计算机5；其中，主测量装置1输入端的相线L中线N地线G分别接外部的商用电源，主测量装置1强电信号输出端的分别接EMI滤波器2的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器2的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备6，主测量装置1输出端的弱电信号V_L-G，V_N-G分别接噪声模态分离网络3的输入端，噪声模态分离网络3输出端的共模分量CM、差模分量DM接频谱分析仪4的输入端，频谱分析仪4与计算机5相接，将测量到的噪声波形数据输入到计算机5中。

主测量装置1输入端的相线L即第一电感线圈L11的输入端、中线N即第二电感线圈L12的输入端、地线G分别接外部的商用电源，主测量装置1的强电信号输出端即第一电感线圈L11的输出端、第二电感线圈L12的输出端、地线G分别接EMI滤波器2的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器2的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备6的“line、neutral、earth”端；主测量装置1的弱电信号输出端V_L-G，V_N-G分别接噪声模态分离网络3中第三电感线圈L31、第四电感线圈L31的输入端。

控制方法为：

①将从商用电源过来的强电信号通过主测量装置1输入到被测设备EMI滤波器2，为被测设备提供工作电源，

②在主测量装置1的另一输出端提取被测设备EMI滤波器2的电磁干扰“EMI”噪声信号后，输入到噪声模态分离网络3的共模CM/差模DM分离网络DN进行模态分离，将分离的信号送频谱分析仪4，而后由诊断软件对从频谱分析仪4传送到计算机5上的信号进行处理，

③通过软件操作，首先获取所要求的混合噪声总量；接着软件界面显示经过分离网络模态分离之后的噪声分量，并且为进一步的噪声抑制分析提供有益的诊断信息：依据噪声分量的性质设计差模滤波器或共模滤波器，

④通过软件操作提取EMC标准限制线上的噪声超调水平，同时该信息为共模/差模滤波器设计中所必须的模态噪声分量的频率响应建立了原始数据；再获取原始滤波参数，该参数由上面获取到的数据转化而成，包括将决定滤波性能的带通、带阻、低通、高通等滤波器性能；

⑤通过高频电流互感线圈法测量开关电源的内阻抗，作为滤波器设计的重要参数之一，建立实验电路，分别就固定电阻接入、短路和开关电源接入三种情况进行测试，计算得到R_L，依据此参数即可得到滤波器电路中电容“C₅～C₈”、电感L₁～L₈；其中电容C₇＝C₈，电容C₂为经验值，电感L₃＝L₄；

⑥根据步骤⑤中所得到的各参数进行功率线滤波器设计，将设计的滤波器接入噪声控制装置，通过查看噪声抑制结果，显示经过噪声诊断和滤波器抑制后的测量结果，以及诸如共模、差模分量各降低了多少个分贝的噪声和经过处理的系统是否已满足了EMC标准等细节；完成电磁兼容测试。

如说明书附图7(a)所示，从商用电源过来的强电信号通过主测装置输入到被测设备EUT，为被测设备提供工作电源。在主测量装置的另一输出端提取被测设备EUT的电磁干扰EMI噪声信号后，输入到共模CM/差模DM分离网络DN进行模态分离，作为设计滤波器的依据。由于共模CM信号和差模DM信号属于两种不同模态的信号，需分别对其进行控制，所以在这里首先需对共模CM信号和差模DM信号从混合噪声中进行分离。而后由诊断软件对从频谱分析仪传送到计算机上的信号进行处理。

通过软件操作，首先获取所要求的混合噪声总量；接着软件界面显示经过分离网络模态分离之后的噪声分量，并且为进一步的噪声抑制分析提供有益的诊断信息；而后提取EMC标准限制线上的噪声超调水平，同时该信息为共模/差模滤波器设计中所必须的模态噪声分量的频率响应建立了原始数据；再获取原始滤波参数，该参数由上面获取到的数据转化而成，包括将决定滤波性能的带通、带阻、低通、高通等滤波器性能，结合所测得的开关电源内阻抗；进行功率线滤波器设计，根据“原始滤波参数”中的信息对共模和差模滤波器进行设计，整个过程由一体化的标准程序实现；查看噪声抑制结果，显示经过噪声诊断和滤波器抑制后的测量结果，以及诸如共模、差模分量各降低了多少个分贝的噪声和经过处理的系统是否已满足了EMC标准等细节；完成电磁兼容测试报告，内容包括：导致原系统没有通过电磁兼容标准的主要原因及滤波器设计中的相关信息。

再依据从上述开发的软件系统所分析得到的滤波器的设计参数，制作出针对一般性被测装置的普通滤波器原型机，其原理如说明书附图7(b)所示，然后再次通过软件系统检测传导性电磁干扰噪声被有效控制后是否已符合EMC强制标准。

工作过程可概括如下：从被测设备中提取传导性电磁干扰(EMI)总噪声，将初始混合噪声进行模态分离，并连接商用开关电源、固纬GSP-827频谱分析仪或DS02902虚拟仪器，配套自行开发的滤波器设计软件，确定了整套噪声识别与控制综合系统进行噪声分析、识别、计算以及功率线滤波器设计的实施方案，实现了频谱分析仪测量分析数据与PC之间的通信，完成了系统软/硬件调试，组建了系统实验测试平台。

Claims (3)

1.一种电磁兼容中传导性噪声的控制设备，其特征在于该控制设备包括主测量装置(1)、EMI滤波器(2)、噪声模态分离网络(3)、频谱分析仪(4)、计算机(5)；其中，主测量装置(1)输入端的相线(L)中线(N)地线(G)分别接外部的商用电源，主测量装置(1)强电信号输出端的分别接EMI滤波器(2)的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器(2)的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备(6)，主测量装置(1)输出端的弱电信号(V_L-G，V_N-G)分别接噪声模态分离网络(3)的输入端，噪声模态分离网络(3)输出端的共模分量(CM)、差模分量(DM)接频谱分析仪(4)的输入端，频谱分析仪(4)与计算机(5)相接，将测量到的噪声波形数据输入到计算机(5)中。

2.根据权利要求1所述的电磁兼容中传导性噪声的控制设备，其特征在于主测量装置(1)输入端的相线(L)即第一电感线圈(L11)的输入端、中线(N)即第二电感线圈(L12)的输入端、地线(G)分别接外部的商用电源，主测量装置(1)的强电信号输出端即第一电感线圈(L11)的输出端、第二电感线圈(L12)的输出端、地线(G)分别接EMI滤波器(2)的三个输入端“L_in、N_in、G_in”，EMI滤波器(2)的三个输出端“L_out、N_out、G_out”分别接被测设备(6)的“line、neutral、earth”端；主测量装置(1)的弱电信号输出端(V_L-G，V_N-G)分别接噪声模态分离网络(3)中第三电感线圈(L31)、第四电感线圈(L31)的输入端。

3.一种如权利要求1所述的电磁兼容中传导性噪声的控制设备的传导性噪声控制方法，其特征在于控制方法为：

①将从商用电源过来的强电信号通过主测量装置(1)输入到被测设备EMI滤波器(2)，为被测设备提供工作电源，

②在主测量装置(1)的另一输出端提取被测设备EMI滤波器(2)的电磁干扰“EMI”噪声信号后，输入到噪声模态分离网络(3)的共模CM/差模DM分离网络DN进行模态分离，将分离的信号送频谱分析仪(4)，而后由诊断软件对从频谱分析仪(4)传送到计算机(5)上的信号进行处理，

③通过软件操作，首先获取所要求的混合噪声总量；接着软件界面显示经过分离网络模态分离之后的噪声分量，并且为进一步的噪声抑制分析提供有益的诊断信息：依据噪声分量的性质设计差模滤波器或共模滤波器，

-④通过软件操作提取EMC标准限制线上的噪声超调水平，同时该信息为共模/差模滤波器设计中所必须的模态噪声分量的频率响应建立了原始数据；再获取原始滤波参数，该参数由上面获取到的数据转化而成，包括将决定滤波性能的带通、带阻、低通、高通等滤波器性能，

⑤通过高频电流互感线圈法测量开关电源的内阻抗，作为滤波器设计的重要参数之一，建立实验电路，分别就固定电阻接入、短路和开关电源接入三种情况进行测试，计算得到R_L，依据此参数即可得到滤波器电路中电容“C₅～C₈”、电感L₁～L₈；其中电容C₇＝C₈，电容C₂为经验值，电感L₃＝L₄，

⑥根据步骤⑤中所得到的各参数进行功率线滤波器设计，将设计的滤波器接入噪声控制装置，通过查看噪声抑制结果，显示经过噪声诊断和滤波器抑制后的测量结果，以及诸如共模、差模分量各降低了多少个分贝的噪声和经过处理的系统是否已满足了EMC标准等细节；完成电磁兼容测试。

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