电力线载波通信电路原理图(电力线载波通信电磁兼容技术问题分析)

目前，电力线的通信技术发展非常迅速，已经在进入得到应用，PLC系统充分利用了电力系统广泛的线路资源，可以通过正交频分复用等技术在同一个电力线信道上以不同的带宽传输数据。但是，由于电力线传输的非屏蔽性，电网的稳定性比传统通信网络差很多，这使得电力线通信线路的电磁环境极其复杂，对电力线通信系统提出了更高的电磁兼容要求，电磁兼容技术成为实现电力线通信所需的关键技术之一。在深入分析电力线通信系统电磁干扰主要原因的基础上，设计并研究了对EMI滤波电路，并通过实验验证了对滤波网络抑制电力线载波通信EMI的可行性。载波，通信电磁兼容性分析电力线1.1电磁兼容性分析模型一个电子系统如果能与其他电子系统兼容工作，即能忍受外部干扰而不受干扰，则称之为与区域环境的电磁兼容性。对在如图1中展示了一般电磁兼容问题的基本分析模型。对于对PLC系统，干扰源应作为一个整体来考虑。它不仅包括可编程逻辑控制器设备，还考虑到当信号施加到电力线，时，由于电力线是一条无屏蔽线路，它可能被用作发射天线，这可能对对的无线通信和广播产生不利影响。此外，我们还应考虑各种可编程控制器设备之间的相互影响。可编程控制器的耦合方式非常复杂，是不同方式相互作用的结果。一般来说，它分为两种类型，一种是空间辐射，对的干扰设备是无线通信和广播信号；二是电力线，沿线传导骚扰，主要影响对的电能质量，因此，可编程逻辑控制器系统的电磁兼容性涉及多个可编程逻辑控制器系统和无线网络的共存。1.2可编程控制器系统中的电磁干扰机理由于电力线的特点和结构是根据最小的功率传输损耗和保证低频(50 Hz)电流安全可靠传输而设计的，它不具备电信网络的对对称性和均匀性，因此它基本上不具备通信网络必须具备的通信线路的电气特性。然而，可编程逻辑控制器系统产生的电磁干扰恰恰是由于对不是电力线的对这一事实造成的。电力线干扰有两种机制如图2)，一种是电力线，信号电流Id(差模电流)回路产生的差模干扰，另一种是电力线共模电流ic产生的共模干扰。差模电流大小相等，方向相反，因此一般认为它们产生的电磁场相互抵消。共模电流方向相同，共模电流产生的电磁场相互重叠，因此电力线的干扰主要来自共模干扰。1.3提高可编程控制器系统电磁兼容性的主要措施(1)充分利用或提高可编程控制器系统的对对称性电力线可编程控制器系统的辐射强度取决于可编程控制器网络或其电缆的对对称性。根据高对，线的特征是不同模式电流与共模电流的比率非常大，因此辐射非常小。可以选择具有良好对称重的电线，例如4芯电缆，但是这种方法不适合室内网络，并且成本高。(2)降低可编程逻辑控制器系统中高频信号的功率谱密度。降低可编程逻辑控制器信号的功率谱密度可以降低辐射水平，但不会影响总传输功率。因此，可编程逻辑控制器系统适合采用宽带调制技术，但其扩频效率受到低通的限制

(4)合理设计电磁干扰滤波网络，在靠近变压器和家庭用户的连接点安装滤波器，或者直接将滤波器引入电力线调制解调器。这样，既能保持PLC信号的不同模式传播，又能防止导线或其他附属设备对PLC信号的高进入辐射效率。本文对对的电磁干扰滤波网络进行了研究和设计。2滤波电路设计是基于以上对对和电力线通信之间电磁兼容性的分析。电磁干扰滤波器可以连接到电力线通信系统的接收端，以抑制系统产生的共模干扰。由于两个电力线不能完全重叠，也就是说差模电流产生的电磁场不能完全抵消，所以在设计滤波电路时也要考虑对差模干扰的抑制。EMI滤波电路的基本网络结构如如图3所示。在图3中，差模抑制电容为C1和C2，共模抑制电容为C3和C4，共模扼流圈为l，共模扼流圈绕在铁氧体磁心环上形成公共模扼流圈。公共模扼流圈对对共模信号表现出大的电感，而对对差模信号表现出小的漏电感，这几乎没有影响。由于有两种干扰信号：差模和共模，滤波器需要有衰减效应的对，其基本原理如下：(1)利用电容通过高频、隔离低频的特性，将电源正极和电源负极的高频干扰电流引入地线(共模)，或将电源正极的高频干扰电流引入电源负极(差模)。(2)利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。3实验结果在图3的滤波器电路中，差模电容器C1和C2为7 000 pF，共模电容器C3和C4为0.015 f，模扼流圈磁芯由锰锌铁氧体制成，每个绕组为30匝，电感为3.7 mH。3.1电磁干扰滤波器网络滤波性能的模拟图4显示了干扰噪声随频率的模拟。可以看出，干扰信号的频率越高，干扰信号通过滤波网络后衰减越大。共模干扰的频率一般在2兆赫以上，所以滤波电路可以很好地抑制对共模干扰。3.2电磁干扰滤波器网络输出结果分析当采用输入为24 V、输出为12 V、功率为25 W的开关电源模拟输入信号时，滤波前后的信号纹波分别为50 mV和5 mV，用带宽为20兆赫的示波器测量。可以看出，滤波网络的对干扰信号衰减了20 dB，电路中产生的干扰噪声得到了很好的抑制。结论通信技术作为一种强有力的手段，在电力线有着坚实的发展基础和广阔的市场，应该有其使用和生存的发展环境和空间。但是，低压电力线不是专门用来传输通信数据的，它的拓扑结构和物理特性不同于传统的通信传输介质(如双绞线、同轴电缆、光纤等)。)。传输通信信号时，信道特性复杂，负载大，噪声干扰强，信道衰减大，通信环境恶劣。目前，有许多问题亟待解决，如可编程控制器的电磁辐射、调制技术和编码技术的改进、通信信号衰减的抑制等。本文研究的电磁干扰滤波电路旨在抑制接收端共模电流和差模电流引起的共模和差模干扰。今后，需要结合电磁原理，进一步研究可编程控制器设备和网络的电路和电磁辐射特性。