基於功率法光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗提取系統的製作方法

2023-07-17 02:11:56 1

專利名稱：基於功率法光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗提取系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光伏系統電磁幹擾噪聲源內阻抗測量與分析的技術領域。
背景技術：
在小功率光伏電能轉換系統中含有大量的電能變換裝置如高頻開關電源變換器等。隨著這些電能轉換裝置性能不斷提高，其將導致電力線上的產生大量傳導電磁幹擾 (electromagnetic interference, EMI)噪聲。採用EMI濾波器可有效解決傳導電磁幹擾問題。而在EMI濾波器設計過程中，需要考慮噪聲源內阻抗與負載阻抗的匹配以實現設計的濾波器可以達到最大阻抗失配，從而較好地抑制傳導電磁幹擾噪聲。同時，根據開關電源變換器傳導電磁幹擾產生機理的不同，可將噪聲分為共模噪聲和差模噪聲，不同類型噪聲傳輸途徑和抑制方法各不相同。因此需提取開關電源變換器上不同模態噪聲阻抗以指導濾波器設計，使其在抑制噪聲方面更有針對性。目前針對開關電源變換器傳導噪聲源內阻抗提取系統主要有基於雙電流探頭法(Kye Yak See, Junhong Deng. Measurement of Noise Source Impedance of SMPS Using a Two Probe Approach. [J] IEEE Trans, on power electronics, 2004 19(3): 862-868. )λ % ^ ^ 3k ^ (Yang Zhao, Xiaoquan Lu, Yinghua Dong ect. Study on Impedance Extraction Methods Applied in Conductive EMI Source Modeling. [C] Beijing 201 OAPEMCj 2010: 215-219.)、散射參數法(Bo Hu; Kye Yak See; Weng-Yewj C. R. ； Evaluation of ferrite core EMI suppression under realistic working conditions [C] Singapore 2008 APEMCj 2008: 774-777.)以及電壓插入損耗法 (Dongbing Zhang, Dan Y Chen, Mark J Nave ect. Measurement of Noise Source Impedance of Off-Line Converters. [J] IEEE Trans, on power electronics 2000 15(5) : 820-825.)所搭建的系統。其中，雙電流探頭法、單電流探頭法以及散射參數法主要利用信號發生裝置、高頻電流探頭以及信號接收裝置搭建測試平臺，通過耦合電容將頻率已知的高頻信號注入主電路中，接收裝置通過解耦電容測試得到電路中相應頻點信號從而求得該頻點的噪聲源內阻抗幅值大小。電壓插入損耗測試系統主要利用濾波單元加載前後測試電阻上電壓變化情況進而得到噪聲源內阻抗的大小。該方法在實現時，需首先對所測噪聲源內阻抗大小進行預估，以決定採用串聯插入損耗法或並聯插入損耗法；其次，根據所預估的噪聲阻抗進行濾波單元的選取，使得濾波單元與噪聲源阻抗之間的阻抗適配滿足方法要求。在利用電流探頭進行測試時，其測試系統搭建較為複雜；在散射參數測試時，其核心部件矢量網絡分析儀造價昂貴，操作複雜；在電壓插入損耗法測試時，其需要有較強的工程經驗，選擇合適的濾波單元。同時，在噪聲源內阻抗提取中，相位信息的大小也在很大程度上決定了濾波器設計性能的優劣，在目前現有的測試系統中，僅有測試方法複雜、測試設備昂貴的散射參數法可以直接獲取被測噪聲源內阻抗的相位信息，其他都採用間接方法獲取相位信息參見申請號200710025281. 6專利。
實用新型內容為了克服現有噪聲源內阻抗提取方法的不足，本專利提出一種基於功率插入損耗法的光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗提取系統，該系統可以採用較為簡便的方法提取光伏電能變換裝置的噪聲源內阻抗，同時可以獲得其相應的相位信息，從而能夠全面地指導濾波器的設計，以抑制光伏電能轉換系統的傳導電磁幹擾噪聲。本發明採用如下技術方案基於功率法光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗提取系統，其特徵在於，該系統由直流人工電源網絡(DC-AMN)、交流人工電源網絡(AC-AMN)、頻譜分析儀、具備相應軟體的上位機、50 Ω匹配阻抗、耦合電容、電阻性負載以及被測設備組成。將太陽能板產生的直流電通過直流人工電源網絡與被測電能變換裝置相連接，用以隔絕太陽能電板上傳輸過來的潛在高頻電磁幹擾噪聲；將電能變換裝置的輸出端與交流人工電源網絡的被測接口(EUT埠)相連，將交流人工電源網絡的電源連接埠與電阻性負載相連接，使得測試光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗時，被測設備處於工作狀態。利用50Ω匹配阻抗將直流人工電源網絡以及交流人工電源網絡的射頻埠進行匹配端接，以防止內部高頻噪聲電流由這些射頻埠發散，同時也防止空間中的高頻噪聲通過這些射頻埠耦合到電路系統中，從而降低測試精度。在測試電路方面，將頻譜儀的信號輸出端通過耦合電容與主電路相連，其信號接收端通過另一個耦合電容與主電路相連，用以接收信號輸出端所發出的功率信號。基於功率插入損耗法的噪聲源內阻抗提取主要根據測試系統加入噪聲源後，功率插入損耗的大小進而求得噪聲源內阻抗值。其操作簡單，並且無需對被測噪聲源內阻抗進行預估。功率插入損耗法定義如(1)式所示
權利要求1.基於功率法光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗提取系統，其特徵在於，包括直流人工電源網絡(DC-AMN)、交流人工電源網絡(AC-AMN)、頻譜分析儀、具備相應軟體的上位機、 50 Ω匹配阻抗、耦合電容、電阻性負載以及被測設備；將太陽能板產生的直流電通過直流人工電源網絡與被測電能變換裝置相連接，用以隔絕太陽能電板上傳輸過來的潛在高頻電磁幹擾噪聲；將電能變換裝置的輸出端與交流人工電源網絡的被測接口相連，將交流人工電源網絡的電源連接埠與電阻性負載相連接，使得測試光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗時，被測設備處於工作狀態。
專利摘要基於功率法光伏電能變換裝置噪聲源內阻抗提取系統，其特徵在於，該系統由直流人工電源網絡(DC-AMN)、交流人工電源網絡(AC-AMN)、頻譜分析儀、具備相應軟體的上位機、50Ω匹配阻抗、耦合電容、電阻性負載以及被測設備組成。採用本實用新型公開的技術方案，可以較為快速有效地測試光伏電能轉換裝置的傳導電磁幹擾噪聲源內阻抗，並且可以通過上位機的處理得到噪聲源內阻抗相應的相位信息。該方法無需工程經驗，所使用設備價格低廉，其結果可以較好地指導傳導電磁幹擾濾波器的設計。
文檔編號G01R27/02GK202275115SQ20112036058
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月25日 優先權日2011年9月25日
發明者張軍軍, 董穎華, 黃晶生 申請人:國網電力科學研究院