一种可调工频陷波网络及电网干扰信号测试装置的制作方法

本发明属于电磁兼容测试领域，具体涉及一种可调工频陷波网络及电网干扰信号测试装置。

背景技术：

CS101测试项目是GJB151A/152A（或GJB151B-2013）中检验装备能否承受电源线传导干扰的一项测试内容,其主要原理是在滤波网络与被测设备之间串接一耦合变压器，变压器初级接功率放大器，变压器次级接电网；信号源经功率放大器放大后的信号通过变压器耦合到电网中；在电网需监测的两相上并联示波器监测探头，通过示波器读取电网上注入的干扰信号来确定施加的干扰信号是否满足标准要求；CS101项目的试验配置如附图1所示。

目前，国内各试验室尚不能完全按照标准规定的试验方法进行试验,其主要原因是：电源的工频电压信号与测试信号通过电源线共同注入到受试设备，工频信号混叠在测试信号中，由于工频电压幅度（220V或380V）远大于测试信号的幅度，使得示波器无法读取施加信号，不能有效监测测试信号。

目前进行测试时，常采用替代测试方案，如附图2所示。但使用替代方法有几个缺点：

1、监测的电压不是从电网中读取，不能反应EUT加载后，施加的干扰量值；

2、监测信号是由变压器线圈变比得到的弱信号，无法用示波器进行读取。

因此，替代方法无法保证在试验室环境中对EUT承受耦合到其输入电源线上的信号（正弦波）的能力进行考核，将给设备在平台的正常使用带来隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是，针对现有CS101测试项目存在无法有效监测测试信号的不足，提供一种可调工频陷波网络及电网干扰信号测试装置，用于低频传导干扰项目，通过将监测信号中叠加的50Hz工频信号抵消，使施加的干扰信号能被监测到。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种可调工频陷波网络，设置于电网中需监测的两相上，至少包括电网信号取样模块、反相模块、测量取样模块和抵消模块；

所述电网信号取样模块主要用于获取电网中电网火线的工频电压信号；

所述测量取样模块主要用于获取隔离变压器注入到电网火线后的干扰信号；

所述反相模块用于将测量取样模块获得的那一路电网火线的干扰信号进行相位反相，得到反相基准信号；

所述抵消模块用于将反相模块输出的那一路反相基准信号与电网信号取样模块获取的工频电压信号进行抵消并将抵消后的时域信号接至示波器（示波器通过监测该时域信号并进行傅立叶变换，得到相应频率的幅度，从而获知施加的干扰信号）。

按上述方案，所述抵消模块的电路结构包括两路结构，第一路由第一电阻R1与第二电阻R2串联连接，且第一电阻R1与第二电阻R2之间节点连接第三电容C3后接至N线；第二路由第一电容C1与第二电容C2串联连接，且第一电容C1与第二电容C2之间节点连接可变电阻R3后接至N线。

按上述方案，还包括温控电路，所示温控电路包括在电路发热部位以及空间中设置的温控探头和报警器，当温控探头检测的温度达到某个限定值时，报警器发出报警信号，当温度过高（超过允许最大温度）时，温控电路自动切断可调工频陷波网络（电网电路）。

本发明还提供了一种电网干扰信号测试装置，包括上述可调工频陷波网络，还包括被测设备EUT、滤波网络LISN、耦合变压器、功率放大器、信号源、隔离变压器和示波器，信号源经功率放大器放大后的信号通过耦合变压器耦合到电网中，耦合变压器串接在被测设备与滤波网络LISN之间，可调工频陷波网络并联在电网需要监测的两相上，且可调工频陷波网络经示波器与隔离变压器连接。

本发明的工作原理：传统滤波器无法实现陡峭滤波特性，尤其在低频频段（Hz频段），本发明采用基于陷波（等幅反相）原理的电网工频信号对消方案，结合陷波网络的阻抗适配技术，以设计高精度移相的陷波网络，通过陷波方法实现了Hz频段无法用常规滤波器实现的滤波性能（常规滤波器的过渡带往往在MHz级别）。而高效抑制电网工频信号是测试装置研制的关键，基于高精度移相原理的陷波网络可大幅度对消工频信号，对消电路为本发明电网干扰信号测试装置的关键技术。本发明利用隔离变压器隔离电网，可调工频陷波网络的取样信号来自于隔离变压器后端，从而可以提取较纯净的工频信号作为反相基准信号。针对在强信号中对弱信号进行采样的难点，采用对消方法，通过抵消模块将采样回路中电网工频电压抵消，然后将采集的时域信号进行傅立叶变换，得到相应频率的幅度；同时可变电阻R3作为负载调节模块，加载不同的阻性容性负载，在抵消模块电路中通过可变电阻R3进行微调，实现精确移相。

本发明的有益效果为：

1、本发明可调工频陷波网络通过陷波方法实现了Hz频段无法用常规滤波器实现的滤波性能，抵消监测信号中叠加的50Hz工频信号，既抵消不想要的工频信号，又不损害有用信号，以便能按照GJB152A-97及GJB151B-2013标准要求的方法进行CS101试验；

2、通过抵消模块中的负载调节模块根据不同的负载阻抗特性调节以进行匹配；

3、解决了现有低频传导干扰项目无法按标准方法进行试验的难题。

附图说明

图1为GJB152A中CS101项目的试验配置图；

图2为GJB152A中CS101项目的替代试验配置图；

图3为本发明可调工频陷波网络的原理框图；

图4为本发明可调工频陷波网络的抵消模块的电路示意图；

图5为加入本发明可调工频陷波网络后的电网干扰信号测试装置及信号流程图；

图6为本发明理想陷波网络抵消效果示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。

传统滤波器无法实现陡峭滤波特性，尤其在低频频段（Hz频段），本发明采用基于陷波（等幅反相）原理的电网工频信号对消方案，结合陷波网络的阻抗适配技术，以设计高精度移相的陷波网络，通过陷波方法实现了Hz频段无法用常规滤波器实现的滤波性能（常规滤波器的过渡带往往在MHz级别）。

本发明可调工频陷波网络的原理框图见图3所示，可调工频陷波网络设置于电网中需监测的两相上，至少包括电网信号取样模块、反相模块、测量取样模块和抵消模块，

电网信号取样模块主要用于获取电网中电网火线（L相）的工频电压信号（作为需抵消信号）；

测量取样模块主要用于获取隔离变压器注入到电网火线（L相）后的干扰信号；

反相模块用于将测量取样模块获得的那一路电网火线（L相）的干扰信号进行相位反相，得到反相基准信号（以便于后续抵消）；

抵消模块用于将反相模块输出的那一路反相基准信号与电网信号取样模块获取的工频电压信号进行抵消并将抵消后的时域信号接至示波器（示波器通过监测该时域信号并进行傅立叶变换，得到相应频率的幅度，从而获知施加的干扰信号）。

如图4所示，抵消模块的电路结构包括两路结构，第一路由第一电阻R1与第二电阻R2串联连接，且第一电阻R1与第二电阻R2之间节点连接第三电容C3后接至N线；第二路由第一电容C1与第二电容C2串联连接，且第一电容C1与第二电容C2之间节点连接可变电阻R3后接至N线；可变电阻R3作为负载调节模块，加载不同的阻性容性负载，在抵消模块电路中通过可变电阻R3进行微调，实现精确移相，如图6所示。

还包括温控电路，所示温控电路包括在电路发热部位以及空间中设置的温控探头和报警器，当温控探头检测的温度达到某个限定值时，报警器发出报警信号，当温度过高（超过允许最大温度）时，温控电路自动切断可调工频陷波网络（电网电路）。

本发明利用隔离变压器隔离电网，可调工频陷波网络的取样信号来自于隔离变压器后端，从而可以提取较纯净的工频信号作为反相基准信号。针对在强信号中对弱信号进行采样的难点，采用对消方法，通过抵消模块将采样回路中电网工频电压抵消，然后将采集的时域信号进行傅立叶变换，得到相应频率的幅度。

如图5所示，本发明电网干扰信号测试装置，包括上述可调工频陷波网络以及被测设备EUT、滤波网络LISN、耦合变压器、功率放大器、信号源、隔离变压器和示波器，信号源经功率放大器放大后的信号通过耦合变压器耦合到电网中，耦合变压器串接在被测设备与滤波网络LISN之间，可调工频陷波网络并联在电网需要监测的两相上，且可调工频陷波网络经示波器与隔离变压器连接。测试模块同时对示波器与信号源作一些补偿和调节。

为确保抵消效果，采用纯净电源作为抵消参考信号；通过抵消模块的可变电阻R3加载不同的负载，设计电路合理的参数；测试实际电网网络的插入损耗，若有用信号有损耗，则在测试模块中补偿相应系数；针对无源抵消方案功率消耗而产生的大量热量，设计并预留高转速风扇；在电路发热部位以及空间中设置温控探头，当温度达到限定值时，报警器发出报警，当温度过高时，自动切断电路。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。