【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高校電類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)裝置開發(fā)，涉及電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，本專利技術(shù)還涉及電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、目前對(duì)于傳導(dǎo)電磁干擾的規(guī)范測(cè)量沒有系統(tǒng)化的教學(xué)演示，并且對(duì)于emi濾波器的設(shè)計(jì)沒有直觀的教學(xué)演示設(shè)備。目前成熟的濾波裝置都是對(duì)無源emi濾波器、有源emi濾波器和數(shù)字有源emi濾波器這些單一類型的濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)；然而對(duì)于寬頻帶且電磁環(huán)境復(fù)雜的電源設(shè)備，結(jié)合各類濾波器優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行濾波的混合emi濾波器更能滿足電源設(shè)備的需求，但是目前沒有一個(gè)裝置可以直觀演示混合濾波與單一濾波在不同電源設(shè)備下濾波能力的不同。并且在傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量的過程中，電源設(shè)備的擺放位置以及連接線纜的布局會(huì)對(duì)傳導(dǎo)電磁干擾造成影響，導(dǎo)致測(cè)量的精度不高，濾波性能預(yù)估不準(zhǔn)確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，通過該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在教學(xué)裝置中單一濾波和混合濾波之間的切換，同時(shí)解決了線纜間的串?dāng)_問題。
2、本專利技術(shù)的另一目的是提供電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法。
3、本專利技術(shù)所采用的第一種技術(shù)方案是，電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上設(shè)有依次連接的傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)?zāi)K、傳導(dǎo)emi測(cè)量模塊、計(jì)算機(jī)。
4、本專利技術(shù)第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：
5、傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)?zāi)K
6、測(cè)量板塊包括兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器，l、n兩路交流電源線分別接到兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器上，pe線先接pe通斷模塊隨后接到兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器上，兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器的一端均連接濾波模式切換模塊一端，濾波模式切換模塊另一端為out輸出端。
7、濾波板塊包括濾波器模塊，濾波器模塊的輸入端和輸出端分別連接一個(gè)滑槽，每個(gè)滑槽上均等距設(shè)有三個(gè)卡線器。
8、電源負(fù)載板塊包括被試對(duì)象模塊，被試對(duì)象模塊中的直流電源線的+線和－線連接到負(fù)載模塊，被試對(duì)象模塊連接控制器的一端，控制器的另一端分別與占空比調(diào)節(jié)器和開關(guān)頻率調(diào)節(jié)器連接，在被試對(duì)象模塊和控制器之間裝有一個(gè)卡線器來固定信號(hào)線，卡線器安裝在滑槽上。
9、負(fù)載模塊包括n個(gè)負(fù)載電阻和n個(gè)負(fù)載切換開關(guān)，且每一個(gè)負(fù)載電阻與一個(gè)負(fù)載切換開關(guān)串聯(lián)。
10、濾波器模塊中包括平行設(shè)置的l1、n1、pe1線，l1、n1、pe1線上串有一個(gè)無源濾波器模塊，l1、n1、pe1線上還并聯(lián)有源濾波器模塊和數(shù)字有源濾波器模塊，無源濾波器模塊的兩端分別設(shè)有濾波模式切換開關(guān)，有源濾波器模塊和數(shù)字有源濾波器模塊與l1、n1、pe1線的連接線上各有一個(gè)濾波模式切換開關(guān)。
11、本專利技術(shù)采用的第二種技術(shù)方案為，電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法，傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、阻抗穩(wěn)定器與被試對(duì)象模塊的距離l1及卡線器的間距設(shè)計(jì)。
12、本專利技術(shù)第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：
13、傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的臺(tái)面高度h設(shè)計(jì)過程為：
14、基于電源設(shè)備的電容耦合機(jī)理，電源設(shè)備通過開關(guān)管與金屬底板產(chǎn)生寄生電容ck，傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的臺(tái)面高度h與該寄生電容ck有關(guān)，公式為：
15、
16、其中，ε0為真空介電常數(shù)；εr1為相對(duì)介電常數(shù)；asmps為電源設(shè)備的長；bsmps為電源設(shè)備的寬；根據(jù)電源設(shè)備與阻抗穩(wěn)定器構(gòu)成的共模噪聲回路，該共模噪聲回路的滿足如下方程：
17、
18、其中，ucm為共模干擾源電壓；iemi為共模干擾電流；rlisn為阻抗穩(wěn)定器的內(nèi)部電阻；clisn為阻抗穩(wěn)定器的內(nèi)部電容；ck為開關(guān)管與金屬底板間寄生電容；fsmps為開關(guān)管的開關(guān)頻率；
19、傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的臺(tái)面高度h滿足如下關(guān)系：
20、
21、傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)?zāi)K到后側(cè)面金屬側(cè)板的距離為x，基于電源設(shè)備的電容耦合機(jī)理構(gòu)建共模噪聲回路，根據(jù)公式(1)至公式(3)得x的大小滿足：
22、
23、其中，x0為電源設(shè)備的離墻間距；
24、阻抗穩(wěn)定器與被試對(duì)象模塊的距離l1的設(shè)計(jì)過程為：
25、基于傳導(dǎo)耦合原理，l線與n線的共模電路中均共用了pe線，當(dāng)l線中有干擾電流時(shí)，在l線上產(chǎn)生的干擾電壓就會(huì)影響到n線，產(chǎn)生傳導(dǎo)耦合，根據(jù)l線共模回路傳導(dǎo)耦合等效電路得到如下公式：
26、
27、其中，kc為l線對(duì)pe線的串?dāng)_；ucm為共模干擾源電壓；zl1為l線與pe線間的負(fù)載阻抗；zl2為n線與pe線間的負(fù)載阻抗；zs1為l線與pe線間的源阻抗；zs2為n線與pe線間的源阻抗；zc為pe線阻抗；
28、pe線阻抗zc和阻抗穩(wěn)定器與被試對(duì)象模塊的距離l1有關(guān)，該阻抗zc用公式(6)表示：
29、
30、其中，ρline為導(dǎo)線的電阻率；
31、根據(jù)公式(5)和公式(6)得到阻抗穩(wěn)定器與被試對(duì)象模塊的距離l1為：
32、
33、其中，kc為l線對(duì)pe線的串?dāng)_；zl1為l線與pe線間的負(fù)載阻抗，zl2為n線與pe線間的負(fù)載阻抗，zs2為n線與pe線間的源阻抗，ρline為導(dǎo)線的電阻率。
34、卡線器的間距的設(shè)計(jì)過程為：
35、濾波器模塊的輸入端和輸出端分別連接一組滑槽，每組滑槽內(nèi)等距設(shè)置有三個(gè)卡線器，此時(shí)兩組滑槽和各自對(duì)應(yīng)的三個(gè)卡線器構(gòu)成了h1和h2；其中，h1位于阻抗穩(wěn)定器與濾波器模塊之間；h2位于濾波器模塊與被試對(duì)象模塊之間；通過移動(dòng)滑槽上的卡線器來調(diào)節(jié)l線與n線之間的距離d1，則l線與n線之間的距離d1的設(shè)計(jì)過程為：
36、基于電場(chǎng)耦合理論，當(dāng)共模噪聲電壓存在時(shí)，l線與n線相互靠近會(huì)產(chǎn)生一個(gè)耦合電容cln，進(jìn)而在l線與n線之間產(chǎn)生串?dāng)_，根據(jù)l線與n線間電容耦合等效電路得到如下公式(8)：
37、
38、其中，kt為l線對(duì)n線的串?dāng)_；zl1為l線與pe線間的負(fù)載阻抗；zl2為n線與pe線間的負(fù)載阻抗；zs1為l線與pe線間的源阻抗；zs2為n線與pe線間的源阻抗；clg為l線對(duì)地電容；cng為n線對(duì)地電容；cln為l線與n線間的耦合電容；fsmps為開關(guān)管的開關(guān)頻率；
39、根據(jù)導(dǎo)體間電容原理，l線與n線在高頻時(shí)產(chǎn)生耦合電容，該耦合電容cln與兩線之間的間距d1有關(guān)，該電容cln用公式(9)表示：
40、
41、其中，ε0為空氣的介電常數(shù)；d1為l線和n線間的間距；l1為阻抗穩(wěn)定器與被試對(duì)象模塊的距離；rline為導(dǎo)線的半徑；
42、根據(jù)平行板電容器原理，l線與n線在高頻時(shí)對(duì)地產(chǎn)生一個(gè)l線對(duì)地電容clg和一個(gè)n線對(duì)地電容cng，這兩個(gè)電容與傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)臺(tái)面高度h有關(guān)，電容clg和cng用公式(10)表示：
43、
44本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括傳導(dǎo)EMI實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(4)，傳導(dǎo)EMI實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(4)上設(shè)有依次連接的傳導(dǎo)EMI實(shí)驗(yàn)?zāi)K(1)、傳導(dǎo)EMI測(cè)量模塊(2)、計(jì)算機(jī)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述傳導(dǎo)EMI實(shí)驗(yàn)?zāi)K(1)包括依次連接的測(cè)量板塊(34)、濾波板塊(35)和電源負(fù)載板塊(36)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述測(cè)量板塊(34)包括兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)，L、N兩路交流電源線分別接到兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)上，PE線先接PE通斷模塊(15)隨后接到兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)上，兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)的一端均連接濾波模式切換模塊(10)一端，濾波模式切換模塊(10)另一端為OUT輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述濾波板塊(35)包括濾波器模塊(6)，濾波器模塊(6)的輸入端和輸出端分別連接一個(gè)滑槽(13)，每個(gè)滑槽(13)上均等距設(shè)有三個(gè)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述電源負(fù)載板塊(36)包括被試對(duì)象模塊(7)，被試對(duì)象模塊(7)中的直流電源線的+線和－線連接到負(fù)載模塊(8)，被試對(duì)象模塊(7)連接控制器(9)的一端，控制器(9)的另一端分別與占空比調(diào)節(jié)器(18)和開關(guān)頻率調(diào)節(jié)器(19)連接，在被試對(duì)象模塊(7)和控制器(9)之間裝有一個(gè)卡線器(14)來固定信號(hào)線，卡線器(14)安裝在滑槽(13)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述負(fù)載模塊(8)包括n個(gè)負(fù)載電阻(11)和n個(gè)負(fù)載切換開關(guān)(16)，且每一個(gè)負(fù)載電阻(11)與一個(gè)負(fù)載切換開關(guān)(16)串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述濾波器模塊(6)中包括平行設(shè)置的L1、N1、PE1線，L1、N1、PE1線上串有一個(gè)無源濾波器模塊(20)，L1、N1、PE1線上還并聯(lián)有源濾波器模塊(21)和數(shù)字有源濾波器模塊(22)，無源濾波器模塊(20)的兩端分別設(shè)有濾波模式切換開關(guān)(23)，有源濾波器模塊(21)和數(shù)字有源濾波器模塊(22)與L1、N1、PE1線的連接線上各有一個(gè)濾波模式切換開關(guān)(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任一權(quán)利要求所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括傳導(dǎo)EMI實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(4)、阻抗穩(wěn)定器(5)與被試對(duì)象模塊(7)的距離l1及卡線器(14)的間距設(shè)計(jì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述傳導(dǎo)EMI實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(4)的臺(tái)面高度h設(shè)計(jì)過程為：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述卡線器(14)的間距的設(shè)計(jì)過程為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(4)，傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(4)上設(shè)有依次連接的傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)?zāi)K(1)、傳導(dǎo)emi測(cè)量模塊(2)、計(jì)算機(jī)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述傳導(dǎo)emi實(shí)驗(yàn)?zāi)K(1)包括依次連接的測(cè)量板塊(34)、濾波板塊(35)和電源負(fù)載板塊(36)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述測(cè)量板塊(34)包括兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)，l、n兩路交流電源線分別接到兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)上，pe線先接pe通斷模塊(15)隨后接到兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)上，兩個(gè)阻抗穩(wěn)定器(5)的一端均連接濾波模式切換模塊(10)一端，濾波模式切換模塊(10)另一端為out輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述濾波板塊(35)包括濾波器模塊(6)，濾波器模塊(6)的輸入端和輸出端分別連接一個(gè)滑槽(13)，每個(gè)滑槽(13)上均等距設(shè)有三個(gè)卡線器(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾測(cè)量及濾波測(cè)試教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述電源負(fù)載板塊(36)包括被試對(duì)象模塊(7)，被試對(duì)象模塊(7)中的直流電源線的+線和－線連接到負(fù)載模塊(8)，被試對(duì)象模塊(7)連接控制器(9)的一端，控制器(9)的另一端分別與占空比調(diào)節(jié)器(18)和開關(guān)頻率調(diào)節(jié)器(19)連接，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姬軍鵬，賀鑫源，路景杰，成鳳嬌，陳文潔，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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