压器T、共模电感线圈L、 差模滤波电容C和电阻R1~R2 ;所述差模滤波电容C和继电器常闭触点K1-1串联后并联在 射频变压器T的原边，所述射频变压器T的原边的中点抽头经电阻R1接地，所述射频变压 器T的原边的中点抽头导出共模信号a，所述射频变压器T的副边的两端分别接共模电感线 圈L的两输入端，所述射频变压器T的副边的一端和共模电感线圈L的一个输入端之间串 联有继电器常开触点K2-1，所述共模电感线圈L的两输出端一个接地，另一个经电阻R2接 地，所述共模电感线圈L的接电阻R2的输出端导出差模信号b。
[0025] 进一步的，所述噪声放大模块3包括运算放大器及其外围电路组成，所述共模信 号a、差模信号b和直通信号c择一输入所述运算放大器的输入端。
[0026] 进一步的，所述滤波器模块4由EMI低通滤波器和高通滤波器串联组成，所述噪声 放大模块3中的运算放大器的输出端依次经过EMI低通滤波器和高通滤波器接入A/D采样 模块5。
[0027] 进一步的，所述A/D采样模块5包括A/D驱动芯片和A/D采样芯片，所述滤波器模 块4中的高通滤波器的输出端接A/D驱动芯片的输入端，所述A/D驱动芯片的输出端接A/ D采样芯片的输入端，所述A/D采样芯片的输出端接入中心控制模块6。
[0028] 进一步的，所述中心控制模块6包括FPGA芯片和RAM存储器，所述RAM存储器与 FPGA芯片双相连接，所述FPGA芯片的通信端经串口通信模块7与上位机连接，所述FPGA芯 片的数据端与A/D采样芯片的输出端相连接。
[0029] 进一步的，所述线性阻抗稳定网络1为具有稳定阻抗的三端口接口电路，其为单 向V型线性阻抗稳定网络、Y型线性阻抗稳定网络或A型线性阻抗稳定网络。
[0030] 进一步优选的，所述线性阻抗稳定网络1选用单向V型线性阻抗稳定网络，其包括 分别接在主电源的'端和主电源的￥,端上的第一低通滤波器和第二低通滤波器，以及隔直 电容C3~ C4和电阻R3~R4 ;所述第一低通滤波器包括电容Cl和电感L1，所述第二低通滤波 器包括电容C2和电感L2，所述主电源的 '端和V N端分别经电感L1和L2接被测设备的L 输入端和N输入端，所述主电源的VE端接地，所述电容C1并联在主电源的V ^端与地之间， 所述电容C2并联在主电源的VN端与地之间，所述隔直电容C3与电阻R3串联后接在所述被 测设备的L输入端和地之间，所述隔直电容C4与电阻R4串联后接在所述被测设备的N输 入端和地之间。
[0031] 进一步的，所述射频变压器T的变比可以为2 :1。
[0032] 进一步的，所述噪声放大模块3中的运算放大器的型号为THS4271DGK，所述中心 控制模块6中的FPGA芯片的型号为EP1C3T144，所述中心控制模块6中的RAM芯片的型号 为IS61LV3216L，所述串口通信模块7为RS232串口模块，所述A/D采样模块5中的A/D驱动 芯片的型号为AD8138AR，所述A/D采样模块5中的A/D采样芯片的型号为AD9283BRS-100。
[0033] 在实施例2中所述射频变压器T的变比可以为3 :1，其他技术方案与实施例1相 同。
[0034] 在实施例3中所述射频变压器T的变比可以为4 :1，其他技术方案与实施例1相 同。
[0035] 在实施例4中所述射频变压器T的变比可以为3. 5 :1，其他技术方案与实施例1相 同。
[0036] 本发明的工作原理如下： 本系统通过在主电源和被测设备之间接入线性阻抗稳定网络使得在其之间形成了一 个具有稳定阻抗的接口电路，其电路中设计有低通滤波器和相应的隔直电容和用于泄放耦 合电流的电阻，能有效防止中途突然断开时产生尖峰电压而损坏被测设备，保证了火线、零 线和地线之间的阻抗一致，为信号选择模块和被测设备之间提供了一个稳定的网络，滤除 可能由主电源进入本系统的高频噪声，减少引起测量误差。
[0037] 之后，通过信号选择模块完成输入信号到共模信号、差模信号或直通信号的转换 并通过继电器触点选择其中一路，使得本系统适用范围更广，可产生的信号类型更多变；进 而通过噪声放大模块进行信号放大后通过滤波器模块中的EMI低通滤波器和高通滤波器 串联滤除工作频率范围以外的信号，防止在后续数字处理过程中引起信号混叠，后续的数 字处理采用A/D采样模块，最终通过FPGA芯片控制A/D采样模块选择信号类型并通过串口 通信模块传输给上位机进行后续分析，最终本系统实现了对采样数据的调控、快速准确分 离噪声模态、消减外部干扰的同时抑制本身对其他设备产生干扰，性能稳定，数据精准。
[0038] 以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对 于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而 易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统，其特征在于：其包括用于 提取混合噪声的线性阻抗稳定网络（1)、信号选择模块（2)、噪声放大模块（3)、滤波器模块 (4) 、A/D采样模块（5)、中心控制模块（6)以及串口通信模块（7);所述线性阻抗稳定网络 (1)的提取信号输出端经信号选择模块（2)后输入噪声放大模块（3)的输入端，所述噪声放 大模块（3)的输出端依次经滤波器模块（4)和A/D采样模块（5)后与中心控制模块（6)双 向连接，所述中心控制模块（6 )经串口通信模块（7 )与上位机进行通信； 所述信号选择模块（2)包括噪声分离电路和其外接的继电器常闭触点K1-1、继电器常 开触点K1-2和继电器常开触点K2-1，所述继电器常闭触点Kl-I和继电器常开触点K1-2相 互为反向动作触点。
2. 根据权利要求1所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测 量与抑制系统，其特征在于：所述线性阻抗稳定网络（1)的地线输出端 经继电器常开触点K2-1导出直通信号c接入噪声放大模块（3)的输入端；所述线性阻 抗稳定网络（1)的火线输出端经噪声分离电路后经继电器常闭触点Kl-I导出共模信 号a接入噪声放大模块（3)的输入端；所述线性阻抗稳定网络（1)的零线输出端V' ^圣噪 声分离电路后经继电器常开触点K1-2导出差模信号b接入噪声放大模块（3)的输入端。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统， 其特征在于：所述噪声分离电路包括带中心抽头的射频变压器T、共模电感线圈L、差模滤 波电容C和电阻R1~R2 ;所述差模滤波电容C和继电器常闭触点Kl-I串联后并联在射频变 压器T的原边，所述射频变压器T的原边的中点抽头经电阻Rl接地，所述射频变压器T的 原边的中点抽头导出共模信号a，所述射频变压器T的副边的两端分别接共模电感线圈L的 两输入端，所述射频变压器T的副边的一端和共模电感线圈L的一个输入端之间串联有继 电器常开触点K2-1，所述共模电感线圈L的两输出端一个接地，另一个经电阻R2接地，所述 共模电感线圈L的接电阻R2的输出端导出差模信号b。
4. 根据权利要求3所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统，其特 征在于：所述噪声放大模块（3)包括运算放大器及其外围电路组成，所述共模信号a、差模 信号b和直通信号c择一输入所述运算放大器的输入端。
5. 根据权利要求4所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统，其特 征在于：所述滤波器模块（4)由EMI低通滤波器和高通滤波器串联组成，所述噪声放大模 块（3)中的运算放大器的输出端依次经过EMI低通滤波器和高通滤波器接入A/D采样模块 (5) 〇
6. 根据权利要求5所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统，其特 征在于：所述A/D采样模块（5 )包括A/D驱动芯片和A/D采样芯片，所述滤波器模块（4)中 的高通滤波器的输出端接A/D驱动芯片的输入端，所述A/D驱动芯片的输出端接A/D采样 芯片的输入端，所述A/D采样芯片的输出端接入中心控制模块（6 )。
7. 根据权利要求6所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统，其特 征在于：所述中心控制模块（6)包括FPGA芯片和RAM存储器，所述RAM存储器与FPGA芯片 双相连接，所述FPGA芯片的通信端经串口通信模块（7)与上位机连接，所述FPGA芯片的数 据端与A/D采样芯片的输出端相连接。
8. 根据权利要求1~2、4~7中任一所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与 抑制系统，其特征在于：所述线性阻抗稳定网络（1)为具有稳定阻抗的三端口接口电路，其 为V型线性阻抗稳定网络、Y型线性阻抗稳定网络或Λ型线性阻抗稳定网络。
9.根据权利要求3中任一所述的一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系 统，其特征在于：所述射频变压器T的变比为2 :1~4 :1。
【专利摘要】本发明公开了一种基于EMI滤波器的电磁干扰噪声测量与抑制系统，其包括线性阻抗稳定网络、信号选择模块、噪声放大模块、滤波器模块、A/D采样模块、中心控制模块以及串口通信模块；线性阻抗稳定网络的提取信号输出端经信号选择模块后输入噪声放大模块的输入端，噪声放大模块的输出端依次经滤波器模块和A/D采样模块后与中心控制模块双向连接，中心控制模块经串口通信模块与上位机进行通信；信号选择模块包括噪声分离电路和其外接的继电器常闭触点K1-1、继电器常开触点K1-2和继电器常开触点K2-1，继电器常闭触点K1-1和继电器常开触点K1-2互为反向动作触点。本发明的优点是能实现数据采样调控、噪声模态快速准确分离、抗外部干扰同时抑制本身对其他设备产生干扰。
【IPC分类】G01R29-08
【公开号】CN104678189
【申请号】CN201510081489
【发明人】王子建, 郭经红, 耿江海
【申请人】华北电力大学（保定）, 国网电力科学研究院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月15日