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什么是电力滤波器的基本原理?

什么是电力滤波器的基本原理?

  伴随现代科学技术的发展,各种电子、电力设备、电气设备层出不穷,在我们生活中的应用也越来越广泛,这些设备在运行的过程中会产生高密度、宽频谱的电磁信号,并形成复杂的电磁环境。而这些电磁信号会对设备的运行带来影响,而复杂的电磁环境要求电子设备及电源具有更高的电磁兼容性。于是抑制电磁干扰的技术也越来越受到重视。接地、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大措施,滤波器是为了抑制电磁信号而发明出来的设备,在电源中使用的有源电力滤波器及其基本原理和正确应用方法。

  各类稳压电源本身也是一种电磁干扰源。在线性稳压电源中,因整流而形成的单向脉动电流也会引起电磁干扰;开关电源具有体积小,效率高的优点,在现代电子设备中应用越来越广泛,但是因为它在功率变换时处于开关状态,本身就是很强的EMI噪声源,其产生的EMI噪声既有很宽的频率范围,又有很高的强度。这些电磁干扰噪声也同样通过辐射和传导的方式污染电磁环境,从而影响其它电子设备的正常工作。

  电子设备的供电电源,如220V/50Hz交流电网或115V/400Hz交流发电机,都存在各式各样的EMI噪声,其中人为的EMI干扰源,如各种雷达、导航、通信等设备的无线电发射信号,会在电源线上和电子设备的连接电缆上感应出电磁干扰信号,电动旋转机械和点火系统,会在感性负载电路内产生瞬态过程和辐射噪声干扰;还有自然干扰源,比如雷电放电现象和宇宙中天电干扰噪声,前者的持续时间短但能量很大,后者的频率范围很宽。另外电子电路元器件本身工作时也会产生热噪声等。

  电磁干扰噪声通过辐射和传导耦合的方式,对运行中有源电力滤波器正常工作带来影响。另一方面,电子设备在工作时也会产生各种各样的电磁干扰噪声。比如数字电路是采用脉冲信号(方波)来表示逻辑关系的,对其脉冲波形进行付里叶分析可知,其谐波频谱范围很宽。另外在数字电路中还有多种重复频率的脉冲串,这些脉冲串包含的谐波更丰富,频谱更宽,产生的电磁干扰噪声也更复杂。

  对电子设备来说,当EMI噪声影响到模拟电路时,会使信号传输的信噪比变坏,严重时会使要传输的信号被EMI噪声所淹没,而无法进行处理。当EMI噪声影响到数字电路时,会引起逻辑关系出错,导致错误的结果。对于电源设备来说,其内部除了功率变换电路以外,还有驱动电路、控制电路、保护电路、输入输出电平检测电路等,电路相当复杂。这些电路主要由通用或专用集成电路构成,当受电磁干扰而发生误动作时,会使电源停止工作,导致电子设备无法正常工作,采用电网有源电力滤波器可有效地防止电源因外来电磁噪声干扰而产生误动作。


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