電力系統(tǒng)測量回路電磁兼容問題的模型建構

魏飛

（南京容測檢測技術有限公司，江蘇 南京 210000）

對于電力系統(tǒng)應用設計工程技術人員而言，電磁兼容問題EMC 測試技術的掌握對實現(xiàn)測量回路的系統(tǒng)運行價值具有重要的意義。所有的數(shù)字及模擬電路均視為對高頻信號響 應的電路，用高頻設計方法來處理電費屏蔽、PCB 布線和共模濾波的檢測技術，具有重要的推廣應用價值。現(xiàn)就電力系統(tǒng)測量回路電磁兼容問題模型建構如下：

一、反激式控制器

反激式控制器是專為調節(jié)反激式轉換器而設計的專用 IC。反饋配置次級側調節(jié) (SSR)：輸出調節(jié)直接在輸出中進行，可使用光耦合器保持隔離。初級側調節(jié) (PSR)：輸出調節(jié)在輔助繞組中進行；可消除基于光耦合器的反饋網(wǎng)絡，從而簡化設計。

該控制器模型的主要工作模式（operating-mode）為非連續(xù)導通模式 (DCM)，用于較低功率水平，在每個開關周期會從變壓器行電流完全放電；準諧振/轉換模式 (QR/TM)，用于較高功率水平，屬特殊 DCM 情況，其中開關在第一谷點開啟以減少開關損耗。連續(xù)導通模式 (CCM)；用于較高功率水平下的某些工作點，電流始終通過變壓器。有源鉗位反激式 (ACF)

耗散鉗位替換為無損有源鉗位（用于實現(xiàn)零電壓開關并大幅提高效率）

開關為金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)，通過外部電壓開啟和關閉的電氣開關。雙極結晶體管 (BJT)：通過注入電流開啟和關閉的電氣開關。集成型：集成高電壓 (HV) 啟動，集成高電壓啟動開關可降低待機功耗；啟動時需要外部電阻器；外部可選接口可輕松實現(xiàn)低待機功耗模式 FET 啟動電路。

固定隨輸出電流增加，輸出電壓以預定量增加以補償長電纜的阻性損耗，從而在電纜末端實際輸出處實現(xiàn)嚴密調節(jié)。由用戶調節(jié)，隨輸出電流增加，輸出電壓以用戶可編程量增加以補償長電纜上的阻性損耗，在電纜末端的真實輸出處實現(xiàn)嚴密調節(jié)。其中恒壓 (CV)/恒流 (CC) 控制如圖1 所示：

二、與傳統(tǒng)模型的對比

傳統(tǒng)隔離型反激式轉換器模型架構的功率等級在60W 左右。其主要工作原理為，通過調整變壓器匝數(shù)比，借助原邊開關、電源電壓轉換輸出電壓、輸出電壓信息通過反饋路徑傳輸至原邊PWM 發(fā)生器，確保輸出電壓穩(wěn)定。若輸出電壓太高/太低，通過調整PWM 發(fā)生器占空比來實現(xiàn)控制。該反饋路徑因其功耗大，占用電路板空間多，與隔離電壓共同決定電路最大隔離電壓。同時，光耦合器老化受時間影響，會發(fā)生特性改變，在溫度>85°C 的條件下極不適應。額外變壓器繞組為另一解決方法，而副邊控制模塊；EMC 電磁兼容性設計測量回路下的反激式控制器替代方案的實施，通過電感耦合，可實現(xiàn)跨電隔離傳輸來實現(xiàn)信號反饋信號。該模型通過無分立式反饋回路反激式轉換器，通過從副邊反激回原邊電壓來識別調節(jié)PWM 發(fā)生器產(chǎn)生的占空比。

本測量回路設計可接受一個5V-100V 的輸入電壓，并在允許范圍內直接施加至IC。但因高電壓板上LT8300 并Flyback Regulator 封裝，確保了該器件能在高輸入電壓條件下的可靠運作。除此之外，在器件板上柵極驅動器為1 外部N 溝道功率MOSFET 供電，使其最大功率在50W左右。該模型運用邊界模式操作，簡化了系統(tǒng)設計，縮減了總體轉換器外形尺寸和占板面積。反激式轉換器在副端電流減小至零之后立即接通其內部開關，且在開關電流達到預定電流限值時關斷，最大限度地實現(xiàn)了邊界模式或臨界導通。

三、設計應用可行性分析

反激式控制器設計包括一個保護電路來抵御 IEC61000-4 測試套件的干擾。該設計還包含一個用于糾正反極性電源電壓的電路。保護電路和整流器不會給電流輸出性能帶來負面影響，輸出的總不可調整誤差(TUE) <0.2%。

EMC 測量回路以其TCF 和Self Ceritification(自檢證明)的抗干擾能力測試實用性效果。在數(shù)字及模擬電路對高頻信號響應電路設計中，通過應用高頻設計方法來處理電費屏蔽、PCB 布線和共模濾波，對于限制高頻共模環(huán)，降低強輻射能量具有重要的現(xiàn)實建構意義。其模型設計測試結果高度吻合了設備運行需求，值得將該模型進行大量推廣。