煤矿用高压滤波器制造技术

本申请公开了一种煤矿用高压滤波器，其具有高压交流输入端，以及高压交流输出端，高压交流输出端用于将滤波后的高压交流电输出到高频开关电源，高频开关电源用于给矿用设备供电，高压滤波器包括双级LC滤波电路，第一级LC滤波电路包括与高压交流输入端并联的压敏电阻电路，压敏电阻电路由一个或多个压敏电阻串联而成，第一级LC滤波电路还包括与高压交流输入端并联的第一电容电路，第一电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容串联而成，第一级LC滤波电路还包括差模电感和第一共模电感，第二级LC滤波电路包括第二共模电感，第二级LC滤波电路还包括与高压交流输出端并联的第二电容电路，第二电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容串联而成。

High voltage filter for coal mine

【技术实现步骤摘要】
煤矿用高压滤波器
本专利技术属于滤波器组件
，其用于煤矿用产品电磁兼容性能测试的场景，更具体地，涉及一种煤矿用高压滤波器及其设计方法。
技术介绍
当前，在电气和电子行业，包括作业现场存在大量电气电路和设备的煤矿行业，电磁兼容性(EMC)是越来越关键的因素。按照煤矿行业的规范和要求，所有安全监控系统的矿用设备，无论是在井上或井下的，都需要具备抗电磁干扰能力。为了满足相关要求，需要对井下设备进行涉及诸如电磁辐射抗扰度、脉冲群抗扰度、交流电源端口、直流电源与信号端口的浪涌(冲击)抗扰度之类的测试，并将测试数据与合格判据进行比较。传统的矿用设备，井下高压交流电输入，接工频变压器，转换成低压整流后接开关电源模块进行电压变换，输出本安或非安电压，给传感器类本安产品供电或非安设备供电。新一代矿用产品把工频变压器省略了，高压交流电输入直接给宽范围输入的DC/DC高频开关电源供电，转化成本安或非安电压给后续用电设备供电。优势是提高了产品整体的效率，减少了工频变压器，节省了空间和成本，但相应的增加了电磁兼容通过的难度。在现有技术中，通过调整各系统组成设备内部电路板的布局、PCB板(印刷电路板)之间的连接线、PCB板的布线、敏感元器件的屏蔽、接地等措施，可以在一定程度上削弱电磁干扰和辐射。然而，这些措施的原理并不是在最源端消除干扰和辐射，而是在干扰进入了后级电路后进行补救。
技术实现思路
专利技术人考虑到，交流电源端口工作电压等级高、处在整个供电系统的最前端的情况，因此，把干扰消除在最前端是安全监控系统通过EMC实验的首选。本专利技术主要针对没有工频变压器隔离的这一类矿用产品，将EMC滤波器放置在高压交流输入端口，解决自身系统抗干扰的问题，又能把系统自身产生的干扰能量消除在滤波器上，阻止干扰向井下电网的传输或周围用电设备的辐射干扰。具体地，专利技术人开发了一种电源滤波器，其应用于煤矿行业中高压输入端口的EMC滤波器。输入电压等级可为井下交流电压，如127V、380V、660V，设备功率等级可按照250W设计。所述EMC滤波器主要由防雷器件、安规电容、共模电感、差模电感等组成，是一种复合型滤波器，既可以解决自身系统抗干扰的问题，又能将系统自身产生的干扰能量通过滤波器滤除，从而防止电磁干扰/辐射向井下电网或其周围设备传输。根据本专利技术的实施例，提供了一种煤矿用高压滤波器，其具有高压交流输入端，以及高压交流输出端，所述高压交流输出端用于将滤波后的高压交流电输出到高频开关电源，所述高频开关电源用于给矿用设备供电，所述高压滤波器包括双级LC滤波电路，第一级LC滤波电路包括与所述高压交流输入端并联的压敏电阻电路，所述压敏电阻电路由一个或多个压敏电阻(RV1、RV2、RV3)串联而成，第一级LC滤波电路还包括与所述高压交流输入端并联的第一电容电路，所述第一电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容(Cx2、Cx4、Cx6)串联而成，第一级LC滤波电路还包括差模电感(L1、L4)和第一共模电感(L2)，第二级LC滤波电路包括第二共模电感(L3)，第二级LC滤波电路还包括与所述高压交流输出端并联的第二电容电路，所述第二电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容(Cx1、Cx3、Cx5)串联而成。本专利技术针对煤矿行业升级改造要求，能够全面通过抗扰性能浪涌(冲击)抗扰度测试和脉冲群抗扰度测试，同时抑制了自身向井下电网和周边设备的传导和辐射干扰。附图说明图1为根据本专利技术的实施例的煤矿用高压EMC滤波器的电路原理图；图2示出了EMC信号的共模干扰信号CM和差模干扰信号DM的分布；图3为单级EMC滤波器的电路原理图；图4为双级EMC滤波器的电路原理图；图5为双级LC滤波网络结构的电路原理图。具体实施方式下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本专利技术的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本专利技术的原理的示例、而不意味着任何限制。本专利技术能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本专利技术的原理和精神即可。另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。下面结合附图对本专利技术作详细说明。图1为根据本专利技术的实施例的煤矿用高压EMC滤波器的电路原理图。如图1所示，CX1～CX6是X1电容，耐峰值电压高，当电容C＞0.33uF时，VP＝4e(0.33-C)KV。当电容失效后，不会导致电击，不危及人身安全，同时由于输入端口工作电压高，选择串联方式能够增加可靠性。电阻R1～R12用于在给X电容放电时形成放电回路。C1～C8是Y1电容，同样采用串联模式，用于滤除电路中的共模干扰。由于Y电容的物理特性，除了要符合正常工作的耐压要求外，还要求在电气和机械性能方面留有足够的安全余量，以避免出现击穿短路现象。L2、L3是共模电感，L1、L4是差模电感，其设计方法如后所述。RV1、RV2、RV3是压敏电阻，选用串联方式，能够增加高压电路的安全性和可靠性。需要说明的是，上述电容、电阻、压敏电阻的数量仅为示例，可以根据实际需求而变化。接下来，说明本专利技术的EMC滤波器的设计过程。EMC信号包括共模干扰信号CM和差模干扰信号DM，CM和DM分布如图2所示。根据经验，EMC滤波器一般用来抑制30MHz以下频率范围的噪声，对30MHz以上的发射干扰也有一定的抑制作用，在截止频率范围内大致可分成3个频段：在100KHz以下，主要抑制差模干扰；在0.1～1MHz范围内，主要抑制共模干扰为主，差模干扰为辅；在1～30MHz范围内主要抑制共模干扰。除此以外，还需注意与周围的用电设备发生电磁波耦合问题，也应考虑根据情况考虑接地、屏蔽敏感元器件等辅助抑制手段。另外，因为高频开关过程中介质间会产生寄生电容，这种寄生电容会在电路的支路上产生无法预料的失衡现象，而共模干扰主要是通过寄生电容耦合到电流回路中的，所以对于高频开关电源，共模噪声占主要成分，并且共模噪声的影响要比差模噪声大。EMC滤波器的主要性能指标包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电压电流值、漏电流、使用环境以及本身的可靠性等。在设计时考虑最多的是额定的电压电流值、插入损耗、漏电流3项。插入损耗(亦称插入衰减)，它是评价EMC滤波器性能优劣的主要指标。插入损耗(AdB)是频率的函数，用dB表示。设EMC滤波器插入前后传输到负载上的噪声功率分别为P1，P2，有公式：AdB＝10lg(P1/P2)(1)假定负载阻抗Z在插入前后始终保持不变，则P1＝V12/Z,P2＝V22/Z。式中V1是噪声源直接加到负载上的电压，V2是在噪声源与负载之间插入EMC滤波器后负载上的噪声电压，代入(1)式中得到：AdB＝20lg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿用高压滤波器，其具有高压交流输入端，以及高压交流输出端，所述高压交流输出端用于将滤波后的高压交流电输出到高频开关电源，所述高频开关电源用于给矿用设备供电，/n所述高压滤波器包括级联的第一级LC滤波电路和第二级LC滤波电路，第一级LC滤波电路包括与所述高压交流输入端并联的压敏电阻电路，所述压敏电阻电路由一个或多个压敏电阻(RV1、RV2、RV3)串联而成，/n第一级LC滤波电路还包括与所述高压交流输入端并联的第一电容电路，所述第一电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容(Cx2、Cx4、Cx6)串联而成，/n第一级LC滤波电路还包括差模电感(L1、L4)和第一共模电感(L2)，/n第二级LC滤波电路包括第二共模电感(L3)，/n第二级LC滤波电路还包括与所述高压交流输出端并联的第二电容电路，所述第二电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容(Cx1、Cx3、Cx5)串联而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用高压滤波器，其具有高压交流输入端，以及高压交流输出端，所述高压交流输出端用于将滤波后的高压交流电输出到高频开关电源，所述高频开关电源用于给矿用设备供电，
所述高压滤波器包括级联的第一级LC滤波电路和第二级LC滤波电路，第一级LC滤波电路包括与所述高压交流输入端并联的压敏电阻电路，所述压敏电阻电路由一个或多个压敏电阻(RV1、RV2、RV3)串联而成，
第一级LC滤波电路还包括与所述高压交流输入端并联的第一电容电路，所述第一电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容(Cx2、Cx4、Cx6)串联而成，
第一级LC滤波电路还包括差模电感(L1、L4)和第一共模电感(L2)，
第二级LC滤波电路包括第二共模电感(L3)，
第二级LC滤波电路还包括与所述高压交流输出端并联的第二电容电路，所述第二电容电路由一个X1电容组成、或由多个X1电容(Cx1、Cx3、Cx5)串联而成。


2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，范成庆，赵海涵，
申请(专利权)人：北京瑞赛长城航空测控技术有限公司，中国航空工业集团公司北京长城航空测控技术研究所，中航高科智能测控有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11