自适应滤波器制造技术

本发明专利技术提供了一种自适应滤波器，它有效消除工业配电系统里2kHz到1MHz频率之间的噪声和尖峰。它单独将谐波里的工频电压作为基准电压,沿着基准电压追踪谐波分量。由于噪声是由一系列的随机尖峰组成，并没有交直流之分，噪声在传统的RC,RCL电路和有源滤波网络中都能被滤除。降压也能确保使用的大容量电容器有效地将滤波频率延伸至2kHz的范围，此方式成本高，并且占用空间大。

【技术实现步骤摘要】
自适应滤波器[
]本专利技术涉及电路
，具体来说是一种自适应滤波器。[
技术介绍
]在过去的25年里自动化处理和生产力方面得到显著改善，我们已经目睹了微电子技术的进步和电源效率提升的趋势。然而，电力工业在维持供电质量方面面临艰巨的挑战。新技术带来的电力干扰，导致停机时间延长，数据丢失，设备损坏，电源效率低下以及生产力下降。因此，彻底消除干扰和提高客户生产率是至关重要的。在过去，电气干扰主要来自雷击，接地和电气设备。断路器和接地可以保障电网和设备正常运行。而目前，85％的电力污染来自微电子器件中使用的开关电源，另外一部分则来自于变频驱动器，机器人技术，数据网络，镇流器照明等等。由于绝大多数操作器件与设备占用了相同的频率带宽，带来了电磁干扰，这对现代微电子器件产生重大影响。电力传输线充当分布式天线，该天线采集数千公里之外的电磁干扰信号。这些信号将通过传输线顺着变压器，直接进入控制系统。从几KHz到1MHz频率范围内的电力谐波对电能更加有害。大多数控制系统中的开关电源能够有效地补偿低频(小于几KHz)线路电压变化。然而，这些电源还会在高频状态下产生电力噪声和尖峰，并且进入与电力负载保相连的整个陈旧的配电系统，电路本身就能够有效削弱约1MHz的干扰。布线看似用多串联电感，一些串联电阻(趋肤效应)和相当大的并联电容组成的众多低通滤波器，线路中的降压和隔离变压器也承担部分过滤。因此，有效地筛选与过滤尖峰能够确保该电气系统操作运行稳定。有源和无源滤波器都已被广泛应用于微电子系统中，然而，在供电线路中很少用它们来消除谐波。一方面，由于使用了集成电路芯片，有源滤波器只能在有限的电压范围内运作，它们通常在15V以下的电压环境中运行，而实际应用需在数百伏的电压下，另一方面，无源滤波器是由电容和电感网络构成的，一般情况下，电路中的电流能达到数百安培，而在串联电路中使用任意的电容器或电感器都是不现实的。由此，选择一个并联滤波器是唯一可行，极简易方式是使用一个电容器作为滤波器，实际可用高容量电容器，该电容器在接近1000V的情况下能达到1uF的额定值。对于一个典型的电压380V，功率40Kw的系统来说，负载电阻是4ohm左右.因此，RC滤波器的转角频率是40KHz左右，有效滤波频率在400kHz左右，这在目标频率带宽范围内无效。美国专利6486570和7446436指出由一个电感器串联在由变阻器，电容器，电感器，电阻器和指示灯网络并联的电路上组成的并联滤波器。若要有效地消除高频噪声，第一串联电感值须非常小以致完全被忽略。这些设备将会成为有效的并联变阻器，电容器和阻尼电路。正如前面所讨论的，实际的电容只能滤除400kHz以上的噪声，变阻器会钳出大的尖峰，由于噪声叠加在交流电源线路上，变阻器电压必须大于额定峰值功率，因此，这些滤波器都不是非常有效的。[
技术实现思路
]本专利技术的目的是为了解决现代微电子元器件对电气系统的干扰，且现有的电源滤波器只能滤除400kHz以上的噪声，不能有效的滤除电力线路中的高频谐波的技术问题，设计一种将较高频率消散和分流到电容器，有效地滤除电力线路中的高低频噪声干扰的自适应滤波器。一种自适应滤波器，由以下部分组成：(1).保险丝(2).主要由电感部件与其串联的电容部件组成的分压电路a.在50Hz至60Hz的基频下，电感部件L处于通路状态，在2kHz到1MHz的频率下则是相对高阻态的；b.在50Hz至60Hz的基频下，电容C2的阻抗比电感部件L的阻抗大；c.并且，在频率为2kHz至1MHz时电感电路的阻抗比电容性部件的阻抗更大；(3).将RC电路并联到该电路的电感部件来滤波，并消除2kHz到1MHz频率之间的噪声和尖峰a.在基波频率下，RC电路阻抗是小于或等于所述电感部件的阻抗；b.在2kHz至1MHz的频率下，RC电路阻抗小于负载RL和十分之一的源阻抗Zs；c.2kHz至1MHz的频率噪声和尖峰最先储在电容C2和电容C3中，然后转移到电容C3；(4).消散电路，旨在消散电容C3中的噪声能量，并缓慢释放电容器中多余的电荷，因此在2kHz到1MHz的频率范围内并不会产生过多的噪声干扰。感应部件组成感应电路，感应电路是一个电感值在0.5到40mH范围的电路，与本领域普通技术的人员制作的LCR网络电路实现相同的效果。电容部件组成电容器电路，电容器电路是一个电容值在0.5到2uF范围的电路，与本领域的普通技术的人员制作的LCR网络电路实现相同的效果。RC电路是电容器C3与电阻R1组成的并联电路，电容值在100uF到-1mF，额定电压低至10V，R1控制电容器的放电速率，得到1/(2πR1C3)<2kHz。所述的RC电路中，电容C3串联添加一个小电阻值R3在电容器的充电和放电过程中消耗一些噪声功率。所述的电路中的电压低至5伏，RLC滤波器和有源滤波器配置能应用于本领域普通技术人员制作的RC电路中。消散电路是一个满足1/(2πR2C2)<2kHz的电阻器R2。RLC滤波器配置由本领域的普通技术人员在根据(4)的条件中实现。变阻器和电容器C1与并联滤波器并联使用，变阻器是为了保护系统免受强脉冲，在100kHz至1MHz的高频率下，电容器作为一个初步滤波器使用。所述的电路包括电源Vs、源电阻Rs及源极电感Ls组成的电源供电电路、电感L、电阻R1及电容C2组成电压分压器及电阻R2、R3、R4、发光二极管LED组成的电路网，电源Vs、源电阻Rs、源极电感Ls与开关阻性负载RL串联，源电阻Rs抽出一端并联保险丝Fuse、电感L、电容C2至电源Vs一端，电感L、电容C2两端分别并联电容C1及压敏电阻MOV，电容C3、电阻R5串联后并联至电感L两端，电感L两端并联电阻R1，电阻R3与发光二极管LED串联后并联至电容C2两端，电感C2两端并联电阻R2及R10。本专利技术的优点同现有技术相比，其优点在于：将工频电源电压用作参考，较高频率噪声被耗散和分流到电容器，然后消散到地面，有效消除工业配电系统里2kHz到1MHz频率之间的噪声和尖峰，能单独将谐波里的工频电压作为基准电压,沿着基准电压追踪谐波分量，由于噪声是由一系列的随机尖峰组成，并没有交直流之分，噪声在传统的RC,RCL电路和有源滤波网络中都能被滤除，降压也能确保使用的大容量电容器有效地将滤波频率延伸至2kHz的范围，此方式成本高，并且占用空间大。[附图说明]图1是本专利技术的自适应滤波器的原理图；图2是本专利技术中跟踪滤波原理图；指定图1作为本专利技术的摘要附图。[具体实施方式]下面结合附图对本专利技术作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚易理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术是将工频电源电压用作参考，较高频率噪声被耗散和分流到电容器，然后消散到地面，如图1所示。Vs，RS，和LS的分别为电源线供电电压，源电阻，和源极电感，通常被用在许多工业厂房的配电系统的低电压是110V、220V、380V、480V和760V，可以是单相或三相的。本实例所描述的是在一个单相系统中的运用。它可极易扩展使用到三相系统的三角形或星形配置系统中。典型的单相线功率是几十或千瓦。源电阻和电感通常约为0.01ohm和20uH，ZL通常是几欧姆的负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应滤波器，由以下部分组成：(1).保险丝(2).主要由电感部件与其串联的电容部件组成的分压电路a.在50Hz至60Hz的基频下，电感部件L是处于通路状态的，在2kHz到1MHz的频率下则是相对高阻态的；b.在50Hz至60Hz的基频下，电容C2的阻抗比电感部件L阻抗大；c.并且，在频率为2kHz至1MHz时电感电路的阻抗比电容性部件的阻抗更大；(3).将RC电路并联到该电路的电感部件来滤波，并消除2kHz到1MHz频率之间的噪声和尖峰；a.在基波频率下，RC电路阻抗是小于或等于所述电感部件的阻抗；b.在2kHz至1MHz的频率下，RC电路阻抗小于负载RL和十分之一的源阻抗Zs；c.2kHz至1MHz的频率噪声和尖峰最先储在电容C2和电容C3中，然后转移到电容C3；(4).消散电路，旨在消散电容C3中的噪声能量，并缓慢释放电容器中多余的电荷，因此在2kHz到1MHz的频率范围内并不会产生过多的噪声干扰。

【技术特征摘要】
1.一种自适应滤波器，由以下部分组成：(1).保险丝；(2).主要由电感部件L与其串联的电容C2组成的分压电路；a.在50Hz至60Hz的基频下，电感部件L是处于通路状态的，在2kHz到1MHz的频率下则是相对高阻态的；b.在50Hz至60Hz的基频下，电容C2的阻抗比电感部件L阻抗大；c.并且，在频率为2kHz至1MHz时电感电路的阻抗比电容部件的阻抗更大；(3).将RC电路并联到电感部件L来滤波，并消除2kHz到1MHz频率之间的噪声和尖峰；a.在50Hz至60Hz的基频下，RC电路阻抗是小于或等于所述电感部件L的阻抗；b.在2kHz至1MHz的频率下，RC电路阻抗小于负载RL和十分之一的源阻抗Zs；c.2kHz至1MHz的频率噪声和尖峰最先储在电容C2和电容C3中，然后转移到电容C3；(4).消散电路，旨在消散电容C3中的噪声能量，并缓慢释放电容部件中多余的电荷，因此在2kHz到1MHz的频率范围内并不会产生过多的噪声干扰。2.如权利要求1所述的一种自适应滤波器，其特征在于电感部件L组成电感电路，电感电路是一个电感值在0.5到40mH范围的电路，与LCR网络电路实现相同的效果。3.如权利要求1所述的一种自适应滤波器，其特征在于电容部件组成电容器电路，电容器电路是一个电容值在0.5到2uF范围的电路，与LCR网络电路实现相同的效果。4.如权利要求1所述的一种自适应滤波器，其特征在于RC电路是电容C3与电阻R1组成的并联电路，电容值在100uF到1mF，额定电压低至10...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成敏，
申请(专利权)人：美国环境电力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US