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CN203933015U - 一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器 - Google Patents

一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器 Download PDF

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CN203933015U
CN203933015U CN201420250215.4U CN201420250215U CN203933015U CN 203933015 U CN203933015 U CN 203933015U CN 201420250215 U CN201420250215 U CN 201420250215U CN 203933015 U CN203933015 U CN 203933015U
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CN201420250215.4U
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姬军鹏
胡雪利
贾颢
曾光
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Xian University of Technology
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Xian University of Technology
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Abstract

本实用新型公开的一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，包括市网电源、数字有源EMI辅助电路、负载和高速控制器；本实用新型采用数字控制技术，能够同时抑制负载产生的共差模EMI信号，该滤波器仅在主功率电路中增加了几个高频电容和电阻，实现共模和差模传导EMI信号的滤除，替代了传统需流经功率电流的大体积无源器件，可有效减少EMI滤波器体积约15％，提高系统效率约10％。

Description

一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器
技术领域
本实用新型属于电磁兼容技术领域，具体涉及一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器。
背景技术
目前我国对接入电网的负载设有电磁干扰限值，国家标准GB/T21419-2008对150kHz～30MHz的传导电磁干扰设有平均值和准峰值的限定。常见的传导EMI滤波器有：模拟无源EMI滤波器、模拟有源EMI滤波器、内部EMI滤波器和数字有源EMI滤波器。
模拟无源EMI滤波器被广泛应用于抑制负载产生的电磁干扰对电网的影响，但是一方面由于模拟无源EMI滤波器体积较大，另一方面滤波器的成本和功耗随负载额定功率变化，使无源模拟EMI滤波器的应用受到限制；模拟有源EMI滤波器能够准确抑制电磁干扰，但抑制效果受制于放大器的高频性能及高增益参数的实现；内部EMI滤波抑制技术一般不具有普遍性和实用性；数字有源EMI滤波器能够达到很好的抑制效果，不受负载功率的变化而变化，但目前的数字有源EMI抑制技术只涉及共模传导EMI信号的滤波作用，而对差模传导EMI信号没有滤波作用。因此本实用新型针对以上问题，提出一种可同时抑制共差模EMI的数字有源EMI滤波器，该滤波器不仅具有数字有源EMI滤波器不受负载功率变化而变化的优点，而且实现了同时对传导共模EMI信号和传导差模EMI信号的抑制作用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，不仅解决了传统EMI滤波器随功率变大而体积、成本和功耗变大的问题，而且也解决了传统的数字有源EMI滤波器不能对传导差共模EMI信号同时进行抑制的问题。
本实用新型采用的技术方案是，一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，包括依次连接的市网电源、数字有源EMI辅助电路及负载，数字有源EMI辅助电路上还连接有高速控制器。
本实用新型的特点还在于，
其中的市网电源为220V/50Hz的单相交流电源。
其中的数字有源EMI辅助电路是由共模EMI信号提取电路、射频电感LRF1、共模EMI信号注入电路、差模EMI信号提取电路、射频电感LRF2和差模EMI信号注入电路六部分组成，共模EMI信号提取电路是由电阻Rcs和电容Ccs构成的高通滤波电路，接在市网电源线和地电位之间，提取电阻Rcs对地电压为共模传导EMI信号；射频电感LRF1接在共模EMI信号提取点和注入点之间，来降低提取点和注入点的耦合性；共模EMI信号注入电路是由电阻Rci和电容Cci构成的低通滤波电路，把经控制器处理的模拟输出EMI信号注入到负载接入端；差模EMI信号提取电路是由电阻Rds和电容Cds构成的高通滤波电路，接在市网电源线的火线和零线之间，提取电阻Rds两端电压为差模传导EMI信号；差模EMI信号注入电路是由电阻Rdi和电容Cdi构成的低通滤波电路，把经控制器处理的模拟输出EMI信号注入到负载接入端；射频电感LRF2接在差模EMI信号提取电路和注入电路之间，来降低提取点和注入点的耦合性；电感LRF1和电感LRF2还用于阻抗匹配，实现阻抗平衡，另外串联在电路中起到RF滤波器的作用，衰减30MHz以上的频率信号。
其中的高速控制器选取FPGA处理器。
本实用新型的有益效果是，和传统的滤波器相比，在主功率电路中仅增加了几个高频电阻和电容，达到同时抑制共差模传导EMI信号效果；由于接入主电路元器件较少且流过器件的电流较小，损耗较小，系统效率可提高10％。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的数字控制原理框图。
图中，1.市网电源，2.负载，3.数字有源EMI辅助电路，4.高速控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器的结构如图1所示，包括依次连接的市网电源1、数字有源EMI辅助电路3及负载2，数字有源EMI辅助电路3上还连接有高速控制器4。
市网电源1为220V/50Hz的单相交流电源；数字有源EMI辅助电路3是由共模EMI信号提取电路、射频电感LRF1、共模EMI信号注入电路、差模EMI信号提取电路、射频电感LRF2和差模EMI信号注入电路六部分组成，共模EMI信号提取电路是由电阻rCS和电容cCS构成的高通滤波电路，接在市网电源线和地电位之间，提取电阻Rcs对地电压为共模传导EMI信号；射频电感LRF1接在共模EMI信号提取点和注入点之间，来降低提取点和注入点的耦合性；共模EMI信号注入电路是由电阻Rci和电容Cci构成的低通滤波电路，把经控制器处理的模拟输出EMI信号注入到负载接入端；差模EMI信号提取电路是由电阻Rds和电容Cds构成的高通滤波电路，接在市网电源线的火线和零线之间，提取电阻Rds两端电压为差模传导EMI信号；差模EMI信号注入电路是由电阻Rdi和电容Cdi构成的低通滤波电路，把经控制器处理的模拟输出EMI信号注入到负载接入端；射频电感LRF2接在差模EMI信号提取电路和注入电路之间，来降低提取点和注入点的耦合性；电感LRF1和电感LRF2还用于阻抗匹配，实现阻抗平衡，另外串联在电路中起到RF滤波器的作用，衰减30MHz以上的频率信号，而EMI涉及150kHz到30MHz频率则畅通无阻。高速控制器4选取FPGA处理器，利用FPGA的并行能力提高控制速度，包括共模滤波控制和差模滤波控制，完成共差模EMI信号的采集、反相处理和模拟重构，控制器中包含两个不同的接地端，实现对不同参考点提取的差模和共模EMI信号的处理；负载2为常见的中大开关功率转换器，能够产生大量的EMI。
本实用新型同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器的工作过程如图2所示，包括共差模传导EMI信号提取、离散化处理、反相处理、共差模传导EMI信号注入和解耦五部分组成，其中离散化处理和反相处理组成数字化处理的离散系统，解耦电路在EMI信号提取点和注入点之间。
传导差模数字有源EMI滤波器和传导共模数字有源EMI滤波器原理相似，都是由高通滤波电路在电网侧提取出负载产生的传导电磁干扰信号，然后将提取的电磁干扰信号经模数转换进行采样，得到提取EMI信号相对应的离散化数字信号，采样所得的传导EMI数字信号经控制器反相处理，经反相处理的EMI数字信号经高速的数模转换得到模拟EMI输出信号，模拟EMI输出信号经注入电路注入到负载侧。模拟EMI输出信号和提取EMI信号相比，有180度的相位差，两者相互抵消，进而消去共差模传导电磁干扰信号。

Claims (4)

1.一种同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，其特征在于，包括依次连接的市网电源(1)、数字有源EMI辅助电路(3)及负载(2)，所述的数字有源EMI辅助电路(3)上还连接有高速控制器(4)。
2.根据权利要求1所述的同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，其特征在于，所述的市网电源(1)为220V/50Hz的单相交流电源。
3.根据权利要求1所述的同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，其特征在于，所述的数字有源EMI辅助电路(3)是由共模EMI信号提取电路、射频电感LRF1、共模EMI信号注入电路、差模EMI信号提取电路、射频电感LRF2和差模EMI信号注入电路六部分组成，共模EMI信号提取电路是由电阻Rcs和电容Ccs构成的高通滤波电路，接在市网电源线和地电位之间，提取电阻Rcs对地电压为共模传导EMI信号；射频电感LRF1接在共模EMI信号提取点和注入点之间，来降低提取点和注入点的耦合性；共模EMI信号注入电路是由电阻Rci和电容Cci构成的低通滤波电路，把经控制器处理的模拟输出EMI信号注入到负载接入端；差模EMI信号提取电路是由电阻Rds和电容Cds构成的高通滤波电路，接在市网电源线的火线和零线之间，提取电阻Rds两端电压为差模传导EMI信号；差模EMI信号注入电路是由电阻Rdi和电容Cdi构成的低通滤波电路，把经控制器处理的模拟输出EMI信号注入到负载接入端；射频电感LRF2接在差模EMI信号提取电路和注入电路之间，来降低提取点和注入点的耦合性；电感LRF1和电感LRF2还用于阻抗匹配，实现阻抗平衡，另外串联在电路中起到RF滤波器的作用，衰减30MHz以上的频率信号。
4.根据权利要求1所述的同时抑制共差模电磁干扰的数字有源滤波器，其特征在于，所述的高速控制器(4)选取FPGA处理器。
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