一种高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置和方法与流程

本发明涉及但不限于航空电气，尤指一种高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置和方法。

背景技术：

1、高压直流电源系统是机上至关重要的组成部分，承担着将机械能转化为不同电压等级的电能，供给机上电气设备使用。但随着航空技术的自主研发，电子技术和信息技术的迅猛发展，现代化高压直流电源系统采用的电子设备数量大幅度增加，每个电子设备既受到来自外界和飞机上其他电子设备的电磁干扰，同时自身也会对其他设备产生干扰，由于电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，信息传输速率高，灵敏度高，设备的连接网络复杂，因此电磁环境日趋复杂，电磁干扰问题及电磁防护问题日益突出。电磁干扰是造成飞机高压直流电源系统故障或性能等级降低的主要原因之一，为了提高飞机高压直流电源系统可靠性，有必要提高其电磁抗干扰能力。

2、针对现阶段航空高压直流电源系统，机上用电设备负载种类的不断增多、用电设备功率级别的不断提高的现状，机上电网中存在高频谐波、短时高能脉冲等系统瞬态电磁过程的可能性显著增加，对高压直流电源系统在复杂电磁环境下工作可靠性、电磁兼容性能提出了更严苛要求。现有航空高压直流电源系统在具有较高能量的电磁场环境下，发电机控制器易受到外部环境干扰触发对系统的误保护。特别是针对电源线传导发射项目，即ce102项目，在10khz-10mhz频段内存在干扰问题。因此，对于现有高压直流电源系统迫切存在进一步提升电磁兼容性能设计裕度的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置和方法，以解决现有高压直流电源系统中发电机控制器在高电压、大功率负载工作状态下，存在ce102试验项目超标的问题，即发电机控制器产品易受电磁干扰影响的技术问题。

2、本发明的技术方案：第一方面，本发明实施例提供一种高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置，包括：依次首尾电连接的输入级保护电路、中间级组滤波电路、输出级dc/dc转换和滤波电路；

3、其中，所述输入级保护电路的输入端连接到机上的28v电源线，通过对28v电源线提供的28v输入电压增加tvs保护管和共模电容的并联电路形成泄放通路，对后端电路形成保护；

4、所述中间级组合滤波电路中设置有组合共模滤波和差模滤波用于抑制外部输入的28v电源所产生的共模干扰和差模干扰，以提高高频段的衰减特性，并且保持低频段增益特性；

5、所述输出级dc/dc转换和滤波电路，通过dc/dc转换模块将28v电源转换成发电机控制器工作所需的各种电源电压，通过dc/dc转换模块的外围滤波电路滤除dc/dc转换模块中的开关频率带来的电磁干扰。

6、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，所述输入级保护电路包括：tvs保护管1、tvs保护管2，以及共模电容1和共模电容2；

7、其中，28v电源正线通过并联的tvs保护管1和共模电容1连接到飞机机壳地，28v电源负线通过并联的tvs保护管2和共模电容2连接到飞机机壳地；

8、所述tvs保护管并联在主电路上形成泄放通路，通过tvs保护管将能量转移到飞机机壳上。

9、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，所述中间级组合滤波电路包括：依次首尾连接的组合高阶滤波电路、mos管控制电路、专用抗浪涌电路及电源充放电电路；所述组合高阶滤波电路中包括组合由共模滤波单元和差模滤波单元；

10、其中，所述中间级组合滤波电路，通过组合高阶滤波电路中的共模滤波单元滤除28v电源与参考接地板之间的传导干扰，通过差模滤波滤除输入电源正线和负线之间的传导干扰；通过mos控制电路，实现28v电源上电软启动功能；通过专用抗浪涌滤波电路，滤除28v电源中的尖峰浪涌干扰电压；通过电源的充放电电路，以快充慢放的方式，使其具备一定的断电储能功能，提高发电机控制器的供电兼容性。

11、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，所述中间级组合滤波电路中，

12、所述组合高阶滤波电路包括：三级滤波子电路；所述三级滤波子电路包括：28v电源的正线与负线通过电感l1、电容c1、共模电感l2形成第一级lcl型滤波子电路，经一级滤波后的28v电源的正线和负线分别通过共模电容c2、共模电容c3连接至飞机机壳地形成第二级共模滤波子电路，经二级滤波后的28v电源的正线和负线通过电感l3、电容c4形成第三级lc型滤波子电路；

13、所述mos管控制电路中，经前端组合高阶滤波电路滤波后的28v电源正线通过电阻r1连接至mos管v1的栅极，28v电源负线连接至mos管v1的漏极，mos管v1的漏极与源极之间并联电阻r3，mos管v1的栅极与源极之间分别并联有电阻r2、电容c5和稳压二极管v2；

14、所述专用抗浪涌电路中，经前端电路滤波后的28v电源正线通过二极管v3连接至抗浪涌电路d1的输入正端，28v电源负线连接至抗浪涌电路d1的输入负端，抗浪涌电路d1的金属壳体与飞机机壳地相连；

15、所述电源充放电电路中，经前端电路滤波后的28v电源正线与负线分别通过共模电容c6、共模电容c7连接至飞机机壳地，28v电源正线通过瞬态抑制二极管v4连接至28v电源负线，28v电源正线并联连接有电阻r4和二极管v6，且并联的电阻r4和二极管v6，与并联连接在28v电源负线的电容c8、电容c9串联。

16、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，

17、所述组合高阶滤波电路中，用于通过第一级lcl滤波子电路提高滤波器在高频段的衰减特性，并且保持低频段较好的增益特性；通过第二级共模滤波子电路为高频共模电流提供旁路通道，从而滤除电源线上高频共模干扰信号；

18、所述第三级lc型滤波子电路的截止频率为

19、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，

20、所述mos管控制电路中，稳压二极管v2的正常工作电压vz＝13v，记外部输入电压为vin，经过滤波处理后的电压为u1，通过电阻r1和电阻r2分压后的电压为ug，则通过ug控制场效应管v1的导通与关断，实现上电软启动功能。

21、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，

22、所述电源充放电电路中，共模电容c6、共模电容c7用于进一步抑制前级电路未滤除干净的高频共模信号，瞬态抑制二极管v4用于进一步抑制28v电源线上的尖峰浪涌干扰信号，对后级电路起到双重保护作用；电容c8为大容量电容，保证其充电电压，电阻r4作为电容c8充电回路的串联电阻，实现慢充电的作用；在电阻r4两端并联二极管v6，并与电容c9形成放电回路，达到快放电目的。

23、可选地，如上所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置中，所述输出级dc/dc转换和滤波电路包括：dc/dc转换模块1及其外围滤波电路，dc/dc转换模块2及其外围滤波电路；

24、其中，所述dc/dc转换模块1及其外围滤波电路中，经前端电路滤波后的28v电源正线与负线分别通过共模电容c1、共模电容c3连接至飞机机壳地，28v电源正线与负线之间连接有差模电容c2，经过dc/dc转换模块1输出一路直流5v电源，直流5v电源通过两个并联的电容c4和电容c5连接至dgnd，直流5v电源和dgnd分别通过共模电容c6和共模电容c7连接至飞机机壳地；

25、所述dc/dc转换模块2及其外围滤波电路中，28v电源正线与负线分别通过共模电容c8、共模电容c10连接至飞机机壳地，28v电源正线与负线之间连接一个差模电容c9，经过dc/dc转换模块2输出的一路15v电源和一路-15v电源，15v电源通过两个并联的电容c11和电容c13连接至agnd，-15v电源通过两个并联的电容c12、电容c14连接至agnd，15v电源、-15v电源和agnd分别通过共模电容c15、共模电容c16和共模电容c17连接至飞机机壳地。

26、第二方面，本发明实施例还提供一种高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制方法，其特征在于，采用如上述任一项所述的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置对高压直流电源系统中的电源线传导发射项目实现抑制，所述方法包括：

27、步骤1，通过输入级保护电路中设置的tvs保护管和共模电容的并联电路形成的泄放通路，将能量转移到飞机机壳上，对后端电路形成保护；

28、步骤2，通过中间级组合滤波电路抑制28v电源所产生的共模干扰和差模干扰，以提高高频段的衰减特性，并且保持低频段增益特性；

29、步骤3，通过输出级dc/dc转换和滤波电路dc/dc转换模块将28v电源转换成发电机控制器工作所需的各种电源电压，并通过dc/dc转换模块的外围滤波电路滤除dc/dc转换模块中的开关频率带来的电磁干扰。

30、本发明的有益效果：本发明实施例提供的一种高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置和方法，在传统28v电源滤波电路的基础上，首先增加28v电源线的输入级保护电路，由tvs保护管和共模电容并联形成的泄放通路，其次优化28v电源的中间级组合高阶滤波电路，并适应性地调整了滤波参数，最后，针对产生强干扰来源的dc/dc变换器(开关电源电路)，优化了28v电源线的输出级dc/dc滤波电路，从而使高压直流电源系统增强了抗电磁干扰能力，并能够使电源线传导发射不应超过gjb 151b-2013规定的ce102(28v)极限值的要求。

31、采用本发明提供的高压直流电源系统中电源线传导发射项目超标的抑制装置，可以使高压直流电源系统顺利通过了ce102电磁兼容性试验项目的考核，有效提高了发电机控制器的电磁兼容性，显著增强了发电机控制器抗电磁干扰的能力，使高压直流电源系统在复杂电磁环境下的可靠性和环境适应性得到明显提升，满足了系统的使用要求。另外，为航空高压直流电源系统电磁兼容设计、分析及试验，提供了设计思路和宝贵经验，具有一定的参考价值。