【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及工業(yè)控制設(shè)備，具體為工控電源的電磁兼容性測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、工控電源是工業(yè)自動(dòng)化、通信設(shè)備以及電力電子領(lǐng)域中的關(guān)鍵部件，其性能直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，工控電源不僅要為設(shè)備提供持續(xù)穩(wěn)定的能量供應(yīng)，還需要應(yīng)對(duì)各種潛在的電磁干擾（emi），這些干擾包括但不限于傳導(dǎo)干擾、輻射干擾以及瞬態(tài)干擾信號(hào)。這些電磁干擾會(huì)引發(fā)設(shè)備運(yùn)行異常、性能退化，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)故障，對(duì)系統(tǒng)的整體可靠性構(gòu)成重大威脅。因此，工控電源的電磁兼容性性能已成為工業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)之一。
2、當(dāng)前，工控電源電磁兼容性測(cè)試通常涉及以下三個(gè)關(guān)鍵維度：傳導(dǎo)干擾測(cè)試、輻射干擾測(cè)試以及抗擾度測(cè)試。傳導(dǎo)干擾測(cè)試主要關(guān)注工控電源在電網(wǎng)或負(fù)載側(cè)傳導(dǎo)的高頻噪聲信號(hào)，測(cè)試范圍通常為150?khz至30?mhz；輻射干擾測(cè)試用于評(píng)估工控電源在30?mhz至1ghz頻率范圍內(nèi)的電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度；抗擾度測(cè)試則模擬工控電源在電快速瞬變脈沖群（eft）、浪涌及射頻電磁場(chǎng)等干擾信號(hào)作用下的工作表現(xiàn)。然而，現(xiàn)有測(cè)試方法和設(shè)備在效率、適用性和精度等方面存在較多不足。
3、第一，現(xiàn)有設(shè)備的測(cè)試能力有限，測(cè)試流程復(fù)雜。傳統(tǒng)電磁兼容性測(cè)試設(shè)備大多針對(duì)單一干擾類型，通常需要分別使用傳導(dǎo)干擾測(cè)量設(shè)備、輻射干擾測(cè)量設(shè)備以及抗擾度測(cè)試設(shè)備，這些設(shè)備之間缺乏聯(lián)動(dòng)性。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，操作人員需要頻繁更換設(shè)備和測(cè)試工裝，導(dǎo)致測(cè)試流程冗長(zhǎng)且復(fù)雜，不僅增加了工作量，還可能因?yàn)樵O(shè)備切換造成信號(hào)丟失或數(shù)據(jù)不一致。此外，分散的測(cè)試流程無(wú)法全面評(píng)估工控電源在復(fù)雜環(huán)境
4、第二，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法真實(shí)模擬工控電源的動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。工控電源在實(shí)際運(yùn)行中，其負(fù)載特性通常會(huì)隨工作狀態(tài)而動(dòng)態(tài)變化，例如工業(yè)設(shè)備啟動(dòng)、負(fù)載切換和頻率調(diào)節(jié)等場(chǎng)景下會(huì)引發(fā)負(fù)載的阻性、感性、容性特性的頻繁變化。然而，大多數(shù)現(xiàn)有的電磁兼容性測(cè)試設(shè)備使用的是固定或靜態(tài)負(fù)載模擬技術(shù)，無(wú)法有效模擬工控電源的動(dòng)態(tài)工作條件。這種靜態(tài)測(cè)試條件容易導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用情況出現(xiàn)偏差，降低了測(cè)試結(jié)果的可信度。
5、第三，高頻干擾信號(hào)的實(shí)時(shí)處理能力不足，影響測(cè)試精度。在電磁兼容性測(cè)試中，尤其是抗擾度測(cè)試和高頻干擾測(cè)試，工控電源在干擾信號(hào)作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)通常以微秒級(jí)時(shí)間尺度變化。如果測(cè)試設(shè)備的實(shí)時(shí)處理能力不足，無(wú)法捕獲干擾信號(hào)與工控電源輸出信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)聯(lián)關(guān)系，就可能遺漏重要的瞬態(tài)變化信息，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，現(xiàn)有設(shè)備在數(shù)據(jù)處理能力方面較弱，測(cè)試結(jié)果的分析和呈現(xiàn)多依賴人工處理，效率低下且易出錯(cuò)。
6、第四，測(cè)試數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和綜合性不足。當(dāng)前的測(cè)試設(shè)備通常分別生成傳導(dǎo)干擾、輻射干擾和抗擾度測(cè)試的獨(dú)立數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)之間缺乏統(tǒng)一的綜合分析方法，難以直接判斷工控電源的整體電磁兼容性性能。此外，現(xiàn)有設(shè)備在測(cè)試結(jié)果的可視化呈現(xiàn)上存在不足，生成的測(cè)試報(bào)告不夠直觀，難以為設(shè)計(jì)工程師提供針對(duì)性的優(yōu)化建議。
7、針對(duì)上述問(wèn)題，迫切需要一種高效、集成化的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，能夠覆蓋工控電源電磁兼容性測(cè)試的多個(gè)維度，同時(shí)支持動(dòng)態(tài)負(fù)載調(diào)節(jié)功能，以真實(shí)還原工控電源的工作狀態(tài)。系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合頻域與時(shí)域聯(lián)合分析技術(shù)，能夠全面捕獲干擾信號(hào)的頻譜特性及其對(duì)電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。此外，系統(tǒng)還需具備高頻信號(hào)實(shí)時(shí)處理能力，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的精度和完整性，并通過(guò)綜合評(píng)價(jià)算法生成標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試結(jié)果和直觀的可視化報(bào)告。
8、為此，我們急需設(shè)計(jì)工控電源的電磁兼容性測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)解決上述問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供工控電源的電磁兼容性測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)，以解決
技術(shù)介紹
中所提出的問(wèn)題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，包括：
3、負(fù)載模塊：用于模擬工控電源的多種工作負(fù)載特性，包括阻性、感性、容性及動(dòng)態(tài)負(fù)載，通過(guò)mosfet控制電路實(shí)現(xiàn)負(fù)載阻值或特性的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；
4、信號(hào)連接模塊：用于將工控電源與測(cè)試設(shè)備連接，包含高頻屏蔽電纜、標(biāo)準(zhǔn)化接口和接地模塊；
5、電磁干擾測(cè)量模塊：用于測(cè)量工控電源的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，所述模塊包括：
6、頻譜分析模塊：用于分析干擾信號(hào)的頻率特性；
7、時(shí)域響應(yīng)模塊：用于實(shí)時(shí)捕獲干擾信號(hào)對(duì)工控電源輸出的瞬態(tài)影響；
8、抗擾度測(cè)試模塊：用于向工控電源注入瞬態(tài)干擾和浪涌信號(hào)，支持標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)的自動(dòng)生成，并測(cè)量其抗干擾能力；
9、數(shù)據(jù)處理模塊：用于采集、分析測(cè)試數(shù)據(jù)，并生成符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容性報(bào)告；
10、硬件加速模塊：通過(guò)fpga或dsp實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)處理，支持高頻信號(hào)分析和干擾響應(yīng)的時(shí)間關(guān)聯(lián)分析；
11、該系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)態(tài)負(fù)載模塊模擬工控電源的實(shí)際工作狀態(tài)，結(jié)合頻譜分析模塊和時(shí)域響應(yīng)模塊，從頻域和時(shí)域兩個(gè)維度對(duì)干擾信號(hào)的特性和工控電源的輸出響應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合分析，并利用硬件加速技術(shù)實(shí)現(xiàn)高頻采樣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。
12、需要進(jìn)一步說(shuō)明的，所述負(fù)載模塊包括：
13、阻性負(fù)載模塊：用于模擬工控設(shè)備中純電阻特性；
14、感性負(fù)載模塊：用于模擬變壓器及電機(jī)負(fù)載；
15、容性負(fù)載模塊：用于模擬濾波電容負(fù)載；
16、動(dòng)態(tài)負(fù)載控制電路，通過(guò)mosfet陣列控制電路與pwm信號(hào)結(jié)合，生成隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)負(fù)載曲線，公式如下：
17、；
18、其中，為動(dòng)態(tài)負(fù)載值，為基準(zhǔn)負(fù)載值，為變化系數(shù)，為變化頻率。
19、需要進(jìn)一步說(shuō)明的，所述信號(hào)連接模塊包括：
20、高頻屏蔽電纜：屏蔽效能不低于50db，接口采用標(biāo)準(zhǔn)化接口bnc或sma；
21、接地模塊：通過(guò)接地屏蔽設(shè)計(jì)降低共模干擾，其中接地阻抗?jié)M足公式：
22、；
23、其中，為接地電阻，為接地電感，為接地電容，為角頻率。
24、需要進(jìn)一步說(shuō)明的，所述電磁干擾測(cè)量模塊包括：
25、傳導(dǎo)干擾測(cè)量單元：連接線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，測(cè)量工控電源的傳導(dǎo)噪聲信號(hào)；
26、輻射干擾測(cè)量單元：利用對(duì)數(shù)周期天線和屏蔽暗室測(cè)量工控電源的輻射噪聲信號(hào)；
27、頻譜分析模塊：通過(guò)快速傅里葉變換算法計(jì)算干擾信號(hào)的頻譜分布，公式如下：
28、；
29、其中，為頻譜數(shù)據(jù)，為時(shí)域信號(hào)，為采樣點(diǎn)數(shù)；
30、時(shí)域響應(yīng)模塊：用于捕獲干擾信號(hào)引起的輸出電壓、電流或功率的瞬時(shí)變化、
31、需要進(jìn)一步說(shuō)明的，所述抗擾度測(cè)試模塊包括：
32、電快速瞬變脈沖群信號(hào)，符合iec61000-4-4標(biāo)準(zhǔn)；
33、浪涌信號(hào)，符合iec61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)；
34、射頻干擾信號(hào)，符合iec61000-4-6標(biāo)準(zhǔn)；
35、其中，信號(hào)波形通過(guò)以下公式生成：
36、
37、其中，為干擾信號(hào)幅本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載模塊包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)連接模塊包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁干擾測(cè)量模塊包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述抗擾度測(cè)試模塊包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合評(píng)價(jià)算法模塊進(jìn)一步優(yōu)化權(quán)重調(diào)整方法，通過(guò)最小二乘法計(jì)算最佳權(quán)重配置，公式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件加速模塊通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)處理，支持以下功能：
9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的工控電源電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于，包
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工控電源的電磁兼容性測(cè)試方法，其特征在于，所述電磁兼容性測(cè)試報(bào)告包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載模塊包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)連接模塊包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁干擾測(cè)量模塊包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述抗擾度測(cè)試模塊包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工控電源的電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚亮，丁懷瑩，宋曉，周建方，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中程時(shí)代有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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