CN2563835Y - 低压电力线阻波器的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是低压电力线阻波器。现有技术尚未有结构简单、安装方便的阻波器，而随着电力通信的要求提高，为改善信道而设计一种阻碍高频载波进入用户负载和阻止用户干扰信号进入电力传输线的阻波器显得十分迫切需要。本实用新型采用电感、电容并联谐振方式制得阻波器，获得良好频率相应特性的阻波器。阻波器在电力载波通信中与用户负载串联，有阻碍高频、通过工频的能力。

Description

低压电力线阻波器的结构

技术领域

本实用新型用于低压电力线载波通信，可以避免有用信号进入户内，而且可以防止户内产生的干扰信号进入户外电力线。从而提高低压电力线载波通信的可靠性和稳定性，改善信道性能。

技术背景

随着经济的发展，各系统对电力通信要求越来越高，但是目前国内电力线信道条件十分恶劣，主要表现在：

1.电力线对高频载波衰减特别厉害，这主要由电力线物理特性决定，暂时无法彻底改善；

2.用户户内电器开关动作产生的高频谐波不可忽略；

3.电力线本身产生的热噪声(白噪声)，以及周围环境的电磁噪声；

4.电力用户的阻抗特性各异，每一用户都是一个干扰源；

5.电力用户对高频载波的吸收。

我国电力线信道条件比国外发达国家差得多，为了改善信道，提高信道通信能力，人们在寻找各种方法改善用户和电力传输线的通信可靠性和稳定性。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种简单易实现、效果好的低压电力线阻波器。

本实用新型采用电感、电容并联谐振方式来实现阻波器，从而改善阻波器的频率响应特性，使阻波器在工作的频段内有较好的频率选择性。与此同时为了降低Q值，本实用新型对阻波器作如图1所示的改进，在电感铁心上绕线圈L，并在L上并联一电阻。用以调整R值，改变阻波器Q值，进而使阻波器的阻抗特性在通频带内更趋平坦，同时对通频带外的信号进行衰减。

本实用新型实施中阻波器的电感量如下设计：Iδ·B_s/N·μ₀公式(1)L=N·B_s·S/I=N·S·B_s·N·μ₀/δ·B_s=μ₀·N²·S/δ公式(2)

上述式中：I是线圈的电流；δ是磁隙宽度；N是线圈匝数；Bs是饱和磁感应强度；μ₀是介电常数；S是铁芯的截面积。

以上计算虽然是理想情况下近似值，结果与工程运用中实际相差并不大。而且铁芯材料的Bs越大，电感体积越小，且节省材料。如附图3表示尺寸，将Bs取1.6T，则其他参数可分别取为：D1＝32mm，D2＝12mmH＝25mmδ＝0.2mm代入公式(1)、(2)则N*I＝256(安匝数)L＝1.25·N²μH可取N＝5L＝31.25μH

工频时，电感损耗分为铜损和铁损。铁损查材料说明可知为0.16w/kg，约0.016w，铜损P=r*I*I=ρ·l/s·I·I＜0.36w。合计电感损耗小于0.38w。

当L确定之后，就可以用并联谐振的公式来计算需要的电容：

            c＝1/(4*pi*pi*f*f)

这样就可以算出需要的电容值。

根据品质因素的公式可知：回路品质因素Q的大小对谐振回路的幅频特性影响较大。Q值越高，曲线愈尖锐，此时回路通频带愈窄，选择性愈好。但是，加大回路中的电阻R，可以使回路的品质因素降低，从而可以降低谐振阻抗模，使谐振曲线趋于平缓，带宽加大。本实用新型的R值在实际实现中一般为：25Ω～100Ω。

本实用新型制备时要注意：

1、高频信号载波频率：100～500KHz，100KHz时阻抗大于25Ω；

2、通过额定电流至少达到30A；

3、阻波器截止频率达500KHz；

4、尺寸在满足上述条件下尽量小。

阻波器如图2与用户负载串联接在电路线上。任何阻抗都可表示成R+jX，令阻波器阻抗Z0＝R0+jX0；用户负载阻抗Z1＝R1+jX1，对载波信号而言阻抗Z＝(R0+R1)+j(X0+X1)，因为X1无法预知，又由于存在阻容值相消，(X0+X1)无法预测。一般来讲，对家庭用户来说感抗的几率更大。用户负载R1一般为2-100欧。

根据计算及实验发现在400K-200K时阻波器R0在55-110欧，因此Z＝R+jX，R在57-200欧，Z的模应大于60欧，最小应为55欧以上，有效地阻止了负载高频短路，降低了载波信号在各个用户中的衰减。

根据低压电力线使用要求，本实用新型电感铁芯尺寸如下为宜：铁芯是中间有一磁隙的环形圆柱体，环形的外径是25～35mm，内径是10～15mm，高是20～40mm，磁隙间距是0.3～0.6mm。

在电力线载波通信中，本实用新型的阻波器能够稳定负载阻抗，阻止用户负载高频干扰进入信道，防止负载高频短路，降低负载高频能量损耗，即使通过大电流时，阻波器铁芯不饱和，有效地改善信道，提高信噪比。本实用新型制备方便，效果良好，体积小。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构图。

图2是阻波器与用户负载连接图。

图3是电感铁芯结构图。

上述图中1、2是输入或输出，3是信号内阻，4是除去内阻的信号源，5是阻波器，6是用户。

具体实施方式

在实际的应用中，本实用新型使用的载波频率范围：(304.8KHz～457.2KHz)，为了对这个频段的信号呈现较高的阻抗，同时对工频电流没有影响。本实用新型选择了如下的参数设计：

1、铁芯为中间有一磁隙的环形柱体，材料选用非晶导磁材料。其中外径D1＝28mm，内径D2＝12mm，高H＝40mm.，磁隙σ＝0.5mm；铁芯截面积S＝(28-12)*40/2＝320mm²。如图3

2、绕线8匝；

3、线径Φ＝2.6mm，则S′＝3.14*1.3*1.3＝5.3mm²，可保证I＝30A暂载率＝100％稳定工作。I＝60A暂载率＝50％时稳定工作。

4、R＝100Ω，C＝13300pf。R选用0.5-1w电阻，C用普通陶瓷电容即可，要具有较高的耐压特性。

Claims (3)

1、一种低压电力线阻波器的结构，由电感、电容组成，其特征是电感铁芯绕有线圈，线圈与电阻、电容是并联。

2、根据权利要求1所述的低压电力线阻波器的结构，其特征是阻波器在电力载波通信中与用户负载是串联。

3、根据权利要求1所述的低压电力线阻波器的结构，其特征是电感铁芯是中间有一个磁隙的环形圆柱体，环形外径是25～35mm，内径是10～15mm，高是20～40mm，磁隙间距是0.3～0.6mm。

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