[发明专利]一种适用于脉冲电流注入的线路阻抗稳定网络结构

说明书

本发明公开了一种适用于脉冲电流注入的线路阻抗稳定网络结构，以脉冲电流注入实验为应用背景，在现有的GJB 151B‑2013中5μH型LISN电路结构基础上，通过加大对地电容和增加一级电感，设计了一种兼具良好阻抗稳定性能和电磁脉冲防护性能的线路阻抗稳定网络。在实际的器件选择和物理布局设计中，针对电磁脉冲上升时间快、电压峰值高的特点，自行设计了匝间绝缘加强型空芯电感、具有针对性的去掉了测量回路并选用高压金属氧化膜电阻。最终使得本发明兼具GJB 151B‑2013中5μH型LISN的阻抗稳定曲线(与GJB 151B‑2013中5μH型LISN的阻抗曲线偏差小于5％)和良好的脉冲电流防护性能(在GJB 8848‑2016和MIL‑STD‑188‑125‑2标准中规定的脉冲发生器输出下，对脉冲电流的衰减可达60倍)。

技术领域

本发明属于电磁脉冲传导效应实验技术领域，具体涉及一种适用于脉冲电流注入的线路阻抗稳定网络(LISN)结构。

背景技术

随着电力系统和电气电子设备在近几十年的飞速发展，电磁环境和电磁脉冲对电力设备和电气电子设备产生的影响也越来越受到各方面学者的重视。其中，高空电磁脉冲(HEMP)等强电磁环境具有场强高，频谱宽和覆盖区域广的特点，对于电力设备和电气电子设备是一个巨大的威胁。已有的研究成果表明，高空核电磁脉冲等强电磁环境，经过天线、孔缝、线缆等耦合作用进入电力设备或电气电子设备，引起高幅值的感应电压和电流，会对设备造成暂时或永久损伤。强电磁环境模拟试验方法主要分为辐照试验和注入试验两种，其中，脉冲电流注入(PCI)试验方法易产生威胁级传导电流，可产生非线性效应，是一种主要的试验方法。为了使实验更贴合设备受到电磁脉冲(EMP)干扰时的真实状态，在进行PCI实验时，被试设备(EUT)由外部市电进行供电。所以在试验过程中，脉冲电流极有可能耦合至外部电网从而形成破坏，因此必须在PCI实验回路和外部负载之间串入去耦装置，利用去耦装置良好的电磁脉冲防护能力对外部电网进行保护。

线路阻抗稳定网络(LISN)也称人工电源网络，在设备的电磁兼容性实验中，为了客观的考查被试设备产生的电磁干扰，需要在被试设备和电网之间加入LISN，已达到隔离干扰和稳定电源阻抗的目的，从而使实验结果具有重复性与可比性。在CISPR-16-2和GJB151B-2013中，对LISN的阻抗曲线有着详细的规定，对其电路结构也有相关推荐。如图1所示，其结构为GJB151B-2013中的5μH型LISN，电路结构中包括一个5μH电感，一个1μF电容、一个0.1μF电容以及一个50Ω电阻(也可以是示波器的50Ω输入阻抗)。该结构近似一个π型滤波结构，在使用中，从被试设备向电源输入看去，对于电磁兼容实验中被试设备产生的高频谐波分量，5μH电感等效阻抗值较大，1μF电容等效阻抗值较小且与电源内阻并联，故将电源输入和LISN的串联当做一个整体来看，电源内阻的变化不会影响这个整体在高频段体现出来的内阻，可以实现将内阻-频率曲线稳定为5μH//50Ω的功能。

使用LISN结构作为去耦网络，在PCI试验中既可以抑制脉冲对外部电网的损伤，又可以起到在工作频段内提供稳定的电源阻抗曲线的作用。然而，由于脉冲电流注入的电磁脉冲具有上升时间快(上升时间20ns)，幅值高(数千安)以及电压峰值高(上百千伏)，所以常规的LISN无法保证在经受电磁脉冲冲击时不发生绝缘击穿，而且现有的LISN滤波结构也并非针对抑制电磁脉冲而设计，其电路结构也无法保证具有良好的电磁脉冲防护能力。所以，针对PCI实验的应用背景，急需设计一款适用于脉冲电流注入的LISN。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于脉冲电流注入的线路阻抗稳定网络结构，以克服常规LISN在绝缘耐受能力和电磁脉冲防护性能上的不足，本发明兼具脉冲电流注入实验情况下电磁脉冲防护能力和常规LISN阻抗稳定性能，可以应用于脉冲电流注入实验中，不仅起到保护外部电网的作用，还能提高实验的可比性和重复性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：