壓器T、共模電感線圈L、 差模濾波電容C和電阻R1~R2 ;所述差模濾波電容C和繼電器常閉觸點(diǎn)K1-1串聯(lián)后并聯(lián)在 射頻變壓器T的原邊，所述射頻變壓器T的原邊的中點(diǎn)抽頭經(jīng)電阻R1接地，所述射頻變壓 器T的原邊的中點(diǎn)抽頭導(dǎo)出共模信號(hào)a，所述射頻變壓器T的副邊的兩端分別接共模電感線 圈L的兩輸入端，所述射頻變壓器T的副邊的一端和共模電感線圈L的一個(gè)輸入端之間串 聯(lián)有繼電器常開觸點(diǎn)K2-1，所述共模電感線圈L的兩輸出端一個(gè)接地，另一個(gè)經(jīng)電阻R2接 地，所述共模電感線圈L的接電阻R2的輸出端導(dǎo)出差模信號(hào)b。
[0025] 進(jìn)一步的，所述噪聲放大模塊3包括運(yùn)算放大器及其外圍電路組成，所述共模信 號(hào)a、差模信號(hào)b和直通信號(hào)c擇一輸入所述運(yùn)算放大器的輸入端。
[0026] 進(jìn)一步的，所述濾波器模塊4由EMI低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)組成，所述噪聲 放大模塊3中的運(yùn)算放大器的輸出端依次經(jīng)過EMI低通濾波器和高通濾波器接入A/D采樣 模塊5。
[0027] 進(jìn)一步的，所述A/D采樣模塊5包括A/D驅(qū)動(dòng)芯片和A/D采樣芯片，所述濾波器模 塊4中的高通濾波器的輸出端接A/D驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端，所述A/D驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端接A/ D采樣芯片的輸入端，所述A/D采樣芯片的輸出端接入中心控制模塊6。
[0028] 進(jìn)一步的，所述中心控制模塊6包括FPGA芯片和RAM存儲(chǔ)器，所述RAM存儲(chǔ)器與 FPGA芯片雙相連接，所述FPGA芯片的通信端經(jīng)串口通信模塊7與上位機(jī)連接，所述FPGA芯 片的數(shù)據(jù)端與A/D采樣芯片的輸出端相連接。
[0029] 進(jìn)一步的，所述線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)1為具有穩(wěn)定阻抗的三端口接口電路，其為單 向V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、Y型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)或A型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。
[0030] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)1選用單向V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，其包括 分別接在主電源的'端和主電源的￥,端上的第一低通濾波器和第二低通濾波器，以及隔直 電容C3~ C4和電阻R3~R4 ;所述第一低通濾波器包括電容Cl和電感L1，所述第二低通濾波 器包括電容C2和電感L2，所述主電源的 '端和V N端分別經(jīng)電感L1和L2接被測(cè)設(shè)備的L 輸入端和N輸入端，所述主電源的VE端接地，所述電容C1并聯(lián)在主電源的V ^端與地之間， 所述電容C2并聯(lián)在主電源的VN端與地之間，所述隔直電容C3與電阻R3串聯(lián)后接在所述被 測(cè)設(shè)備的L輸入端和地之間，所述隔直電容C4與電阻R4串聯(lián)后接在所述被測(cè)設(shè)備的N輸 入端和地之間。
[0031] 進(jìn)一步的，所述射頻變壓器T的變比可以為2 :1。
[0032] 進(jìn)一步的，所述噪聲放大模塊3中的運(yùn)算放大器的型號(hào)為THS4271DGK，所述中心 控制模塊6中的FPGA芯片的型號(hào)為EP1C3T144，所述中心控制模塊6中的RAM芯片的型號(hào) 為IS61LV3216L，所述串口通信模塊7為RS232串口模塊，所述A/D采樣模塊5中的A/D驅(qū)動(dòng) 芯片的型號(hào)為AD8138AR，所述A/D采樣模塊5中的A/D采樣芯片的型號(hào)為AD9283BRS-100。
[0033] 在實(shí)施例2中所述射頻變壓器T的變比可以為3 :1，其他技術(shù)方案與實(shí)施例1相 同。
[0034] 在實(shí)施例3中所述射頻變壓器T的變比可以為4 :1，其他技術(shù)方案與實(shí)施例1相 同。
[0035] 在實(shí)施例4中所述射頻變壓器T的變比可以為3. 5 :1，其他技術(shù)方案與實(shí)施例1相 同。
[0036] 本發(fā)明的工作原理如下： 本系統(tǒng)通過在主電源和被測(cè)設(shè)備之間接入線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)使得在其之間形成了一 個(gè)具有穩(wěn)定阻抗的接口電路，其電路中設(shè)計(jì)有低通濾波器和相應(yīng)的隔直電容和用于泄放耦 合電流的電阻，能有效防止中途突然斷開時(shí)產(chǎn)生尖峰電壓而損壞被測(cè)設(shè)備，保證了火線、零 線和地線之間的阻抗一致，為信號(hào)選擇模塊和被測(cè)設(shè)備之間提供了一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，濾除 可能由主電源進(jìn)入本系統(tǒng)的高頻噪聲，減少引起測(cè)量誤差。
[0037] 之后，通過信號(hào)選擇模塊完成輸入信號(hào)到共模信號(hào)、差模信號(hào)或直通信號(hào)的轉(zhuǎn)換 并通過繼電器觸點(diǎn)選擇其中一路，使得本系統(tǒng)適用范圍更廣，可產(chǎn)生的信號(hào)類型更多變；進(jìn) 而通過噪聲放大模塊進(jìn)行信號(hào)放大后通過濾波器模塊中的EMI低通濾波器和高通濾波器 串聯(lián)濾除工作頻率范圍以外的信號(hào)，防止在后續(xù)數(shù)字處理過程中引起信號(hào)混疊，后續(xù)的數(shù) 字處理采用A/D采樣模塊，最終通過FPGA芯片控制A/D采樣模塊選擇信號(hào)類型并通過串口 通信模塊傳輸給上位機(jī)進(jìn)行后續(xù)分析，最終本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)采樣數(shù)據(jù)的調(diào)控、快速準(zhǔn)確分 離噪聲模態(tài)、消減外部干擾的同時(shí)抑制本身對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾，性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。
[0038] 以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本發(fā)明可行實(shí)施的窮舉。對(duì) 于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而 易見的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)，其特征在于：其包括用于 提取混合噪聲的線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（1)、信號(hào)選擇模塊（2)、噪聲放大模塊（3)、濾波器模塊 (4) 、A/D采樣模塊（5)、中心控制模塊（6)以及串口通信模塊（7);所述線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (1)的提取信號(hào)輸出端經(jīng)信號(hào)選擇模塊（2)后輸入噪聲放大模塊（3)的輸入端，所述噪聲放 大模塊（3)的輸出端依次經(jīng)濾波器模塊（4)和A/D采樣模塊（5)后與中心控制模塊（6)雙 向連接，所述中心控制模塊（6 )經(jīng)串口通信模塊（7 )與上位機(jī)進(jìn)行通信； 所述信號(hào)選擇模塊（2)包括噪聲分離電路和其外接的繼電器常閉觸點(diǎn)K1-1、繼電器常 開觸點(diǎn)K1-2和繼電器常開觸點(diǎn)K2-1，所述繼電器常閉觸點(diǎn)Kl-I和繼電器常開觸點(diǎn)K1-2相 互為反向動(dòng)作觸點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè) 量與抑制系統(tǒng)，其特征在于：所述線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（1)的地線輸出端 經(jīng)繼電器常開觸點(diǎn)K2-1導(dǎo)出直通信號(hào)c接入噪聲放大模塊（3)的輸入端；所述線性阻 抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（1)的火線輸出端經(jīng)噪聲分離電路后經(jīng)繼電器常閉觸點(diǎn)Kl-I導(dǎo)出共模信 號(hào)a接入噪聲放大模塊（3)的輸入端；所述線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（1)的零線輸出端V' ^圣噪 聲分離電路后經(jīng)繼電器常開觸點(diǎn)K1-2導(dǎo)出差模信號(hào)b接入噪聲放大模塊（3)的輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)， 其特征在于：所述噪聲分離電路包括帶中心抽頭的射頻變壓器T、共模電感線圈L、差模濾 波電容C和電阻R1~R2 ;所述差模濾波電容C和繼電器常閉觸點(diǎn)Kl-I串聯(lián)后并聯(lián)在射頻變 壓器T的原邊，所述射頻變壓器T的原邊的中點(diǎn)抽頭經(jīng)電阻Rl接地，所述射頻變壓器T的 原邊的中點(diǎn)抽頭導(dǎo)出共模信號(hào)a，所述射頻變壓器T的副邊的兩端分別接共模電感線圈L的 兩輸入端，所述射頻變壓器T的副邊的一端和共模電感線圈L的一個(gè)輸入端之間串聯(lián)有繼 電器常開觸點(diǎn)K2-1，所述共模電感線圈L的兩輸出端一個(gè)接地，另一個(gè)經(jīng)電阻R2接地，所述 共模電感線圈L的接電阻R2的輸出端導(dǎo)出差模信號(hào)b。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)，其特 征在于：所述噪聲放大模塊（3)包括運(yùn)算放大器及其外圍電路組成，所述共模信號(hào)a、差模 信號(hào)b和直通信號(hào)c擇一輸入所述運(yùn)算放大器的輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)，其特 征在于：所述濾波器模塊（4)由EMI低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)組成，所述噪聲放大模 塊（3)中的運(yùn)算放大器的輸出端依次經(jīng)過EMI低通濾波器和高通濾波器接入A/D采樣模塊 (5) 〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)，其特 征在于：所述A/D采樣模塊（5 )包括A/D驅(qū)動(dòng)芯片和A/D采樣芯片，所述濾波器模塊（4)中 的高通濾波器的輸出端接A/D驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端，所述A/D驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端接A/D采樣 芯片的輸入端，所述A/D采樣芯片的輸出端接入中心控制模塊（6 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)，其特 征在于：所述中心控制模塊（6)包括FPGA芯片和RAM存儲(chǔ)器，所述RAM存儲(chǔ)器與FPGA芯片 雙相連接，所述FPGA芯片的通信端經(jīng)串口通信模塊（7)與上位機(jī)連接，所述FPGA芯片的數(shù) 據(jù)端與A/D采樣芯片的輸出端相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~2、4~7中任一所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與 抑制系統(tǒng)，其特征在于：所述線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（1)為具有穩(wěn)定阻抗的三端口接口電路，其 為V型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、Y型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)或Λ型線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3中任一所述的一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系 統(tǒng)，其特征在于：所述射頻變壓器T的變比為2 :1~4 :1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于EMI濾波器的電磁干擾噪聲測(cè)量與抑制系統(tǒng)，其包括線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)選擇模塊、噪聲放大模塊、濾波器模塊、A/D采樣模塊、中心控制模塊以及串口通信模塊；線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的提取信號(hào)輸出端經(jīng)信號(hào)選擇模塊后輸入噪聲放大模塊的輸入端，噪聲放大模塊的輸出端依次經(jīng)濾波器模塊和A/D采樣模塊后與中心控制模塊雙向連接，中心控制模塊經(jīng)串口通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信；信號(hào)選擇模塊包括噪聲分離電路和其外接的繼電器常閉觸點(diǎn)K1-1、繼電器常開觸點(diǎn)K1-2和繼電器常開觸點(diǎn)K2-1，繼電器常閉觸點(diǎn)K1-1和繼電器常開觸點(diǎn)K1-2互為反向動(dòng)作觸點(diǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣調(diào)控、噪聲模態(tài)快速準(zhǔn)確分離、抗外部干擾同時(shí)抑制本身對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。
【IPC分類】G01R29-08
【公開號(hào)】CN104678189
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510081489
【發(fā)明人】王子建, 郭經(jīng)紅, 耿江海
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)（保定）, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月15日