[发明专利]一种传导性共模/差模噪声分离方法

说明书

技术领域

本发明属于传导性电磁兼容噪声测量技术领域。

技术背景

电力电子的广泛使用，带来日益严峻的电磁干扰问题。传导性电磁干扰噪声分为共模噪声和差模噪声两种模态。在单相系统中，差模噪声存在于相线和中线之间，共模噪声指的是相线或中线对地的干扰电压。产品出厂前需要测量其工作时产生的干扰，根据标准限制和干扰数据，设计合理有效的抑制手段。对于共模噪声和差模噪声的不同特性，设计者需要提出不同的抑制方法。传导性电磁干扰的测量及其共模/差模的分离，是电磁兼容测量领域一个非常重要的研究内容。

国内外学者对CM/DM分离方法做了大量研究，提出了不同的分离方法。美国Paul（Paul C R, Hardin K B.Diagnosis and reduction of conducted noise emission[J].IEEE Transaction on EMC,1988,30 (4):553-560）采用一对带中心抽头、变比为1:1的射频变压器作为核心，公开了一种带机械式开关来选择CM/DM的模态输出的分离网络。由于开关本身的机械式特点，会引起噪声，从而影响分离网络的高频识别性能。此后，See（See K Y.Network for conducted EMI diagnosis[J]. Electronic Letters,1999,35(17):1446-1447）利用两个宽频带射频变压器，使得“相线”和“中线”上的噪声实现矢量“相加”、“相减”功能，分离出共模和差模信号，改进了由于机械开关带来的不利影响。美国的Guo（Ting Guo,Chen D Y,Lee F C.Separation of the commonmode and differentialmode conducted EMI noise[J].IEEE Transaction on Power Electronics,1996 ,11(3):480-488）公开了一种基于0°/180°功率合成器，可以良好得到差模和共模的输出，大大提高了分离网络的性能。但由于成本太高，难以广泛推广使用。

Shuo Wang,Fred.C.Lee and Willem Gerhardus Odendaal.公布了“一种单相传导干扰的共模差模噪声分离方法”（Characterization,evaluation,and design of noise separator for conducted EMI noise diagnosis[J],IEEE transactions on power electronics,2005,20(4):974-982），设计了一个由两个1:1的传输线变压器组成的分离器。工作时，分离器中的两个变压器的T1和T2分别作为差模扼流圈和共模扼流圈，在50Ω的阻抗上的电压降分别为共模和差模信号。该分离方法的测试时，需将分离器连接于线性阻抗稳定网络的两个输出端，待测设备产生的干扰，将通过扼流圈在两个输入端的分别输出共模和差模信号。使用该分离器能够有效分离出共模和差模信号，但必须保证V1的输入端和V2的输入端的阻抗为50Ω，且阻抗值不随着噪声源的频率变化，这就要求扼流圈的特性阻抗严格符合设计需要。扼流圈的特性阻抗不仅与线圈的损耗有关，还与两个电感的漏感和之间的分布电容有关，这就给扼流圈的制作带来困难。

由于电流探头尺寸或线的长度问题存在，绕线钳夹测量差模噪声变为困难。加入额外的差模/共模分离网络，这无疑会增加测量成本和测试周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种传导性共模/差模噪声分离方法，它能有效地解决单相系统电源线上的噪声提取和共模/差模噪声的分离问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种传导性共模/差模噪声分离方法，其实现步骤如下：

步骤一：准备接入测试环境，连接测试设备；

步骤二：测量开关电源相线、中线和共模干扰电流频谱，使用电流探头和频谱仪测量选定测量频率范围内的干扰频谱，包括相线上传导干扰、中线上传导干扰和共模传导干扰；

步骤三：校准步骤二中的频谱数据，采用矢量网络分析仪方法校准电流探头的传输导纳Y_t，代入下式，得到相线干扰电流频谱中线干扰电流频谱和共模干扰频谱

I=V+Y_t

步骤四、软件分离差模干扰电流频谱，将第二步得到的频谱数据和代入下式，计算得到差模干扰电流频谱：