天免大哥 3 电气测量中的抗干扰技术 电气工程系罗利文Iwuo@sjtu.edu.cn 7 上海交通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
电气测量中的抗干扰技术 ▪ 电气工程系 罗利文 lwluo@sjtu.edu.cn
上游充通大￥ SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY 干扰三要素 干扰源 耦合途径 受扰对象 干扰模型1 带电压导体 ·分布电容 附近导体 干扰模型2 载电流导体 空间互感 ·附近回路
Page . 干扰三要素 干扰源 • 带电压导体 • 载电流导体 耦合途径 • 分布电容 • 空间互感 受扰对象 • 附近导体 • 附近回路 干扰模型1 干扰模型2
上游充通大￥ SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY 重新认识 分布电容、空间电感
重新认识 分布电容、空间电感
上海文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.4 分布电容 —一无处不在却不可见 ■分布电容耦合模型：干扰源导体极板一介质一 受扰导体 举例： √线对板：高压导线对大地 √线对线：电气设备内部不同带电导线之间 √线对点：带电端子与周围导线；集成电路管脚与周围布线 √点对点：不同电位的带电端子之间；集成电路相邻管脚之间 ■量化估算（空气介质）：大多数情况下都在pF
Page . 4 分布电容——无处不在却不可见 8.85 ( pF) d S d S C 分布电容耦合模型：干扰源导体极板——介质——受扰导体 举例： 线对板：高压导线对大地 线对线：电气设备内部不同带电导线之间 线对点：带电端子与周围导线；集成电路管脚与周围布线 点对点：不同电位的带电端子之间；集成电路相邻管脚之间 量化估算（空气介质）：大多数情况下都在pF
上游文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.5 电感和互感 定义式 物理意义 单位电流所产生的与电流回路自身铰链的磁链大小 自感系数 L1= 1 对于干扰源，希望L,小，意味着回路所产生的磁场干扰小， L 例如：对折的电流回路基本不对附近的回路有磁干扰 互感系数 M= 2 单位电流所产生的能被其它闭合回路所交链的磁链大小 低互感M意味着受扰回路对电流！产生的磁场不敏感 M 1
Page . 5 电感和互感 定义式 物理意义 自感系数 L 单位电流所产生的与电流回路自身铰链的磁链大小 对于干扰源，希望L1小，意味着回路所产生的磁场干扰小， 例如：对折的电流回路基本不对附近的回路有磁干扰 互感系数 M 单位电流所产生的能被其它闭合回路所交链的磁链大小 低互感M 意味着受扰回路对电流I1产生的磁场不敏感 1 1 1 I L 1 2 I M
上海文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.6 对互感M的再认识 单匝测量回路 空气耦合的线 的感应电动势 性磁路B=a 互感系数M dφcdB e= =S di dt dt e=kS dt M=kS 结论 减小感应回路的面积S,是减小M的最有效办法。尽可能减小受扰 电路的面积可以实现低互感回路
Page . 6 对互感M的再认识 结 论 减小感应回路的面积S，是减小M 的最有效办法。尽可能减小受扰 电路的面积可以实现低互感回路。 dt dB S dt d e dt di e kS M=kS 单匝测量回路 的感应电动势 空气耦合的线 性磁路 B=ki 互感系数M
上海充通大￥ SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.7 空间互感M大小的估算 ■以直线电流产生的磁场为例 电流母线 B= Moi 2πd 热电偶 dB e=S MoS di 回路面积S dt 2nd dt M= 4S_4π×107S0. (uH) 直线电流对测量回路$的互感 2πd 2πd d
Page . 7 以直线电流产生的磁场为例 空间互感M大小的估算 直线电流I对测量回路S的互感 d i B 2 0 dt di d S dt dB e S 2 0 ( ) 0.2 2 4 10 2 7 0 uH d S d S d S M
目录 电容耦合及其抗干扰对策 2 磁场耦合及其抗干扰对策 3 共阻抗耦合及抗干扰对策 4 共模干扰及其对策 5 测量系统输入级的两点接地 上海充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
目录 1 电容耦合及其抗干扰对策 2 磁场耦合及其抗干扰对策 3 共阻抗耦合及抗干扰对策 4 共模干扰及其对策 5 测量系统输入级的两点接地
目录 1 电容耦合及其抗干扰对策 2 互感耦合及其抗干扰对策 3 共阻抗耦合及抗干扰对策 共模干扰及其对策 5 测量系统输入级的两点接地 6 滤波器 上海充通大￥ SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
目录 1 电容耦合及其抗干扰对策 2 互感耦合及其抗干扰对策 3 共阻抗耦合及抗干扰对策 4 共模干扰及其对策 5 测量系统输入级的两点接地 6 滤波器
上游文通大学 SHANGHAI IIAD TONG UNIVERSITY Page.10 干绕模型1一穿透分布电容的共模电流 带高电压或功 率脉冲电压的 高电压或功率斩波电压 仪器外壳 导体通过分布 电容与附近电 路的导体耦合 ic=C+du/dt 图中红色虚线 代表从导体出 发的电容穿透 CA,CB,C.一分布电容 电流的路径； ■干扰源导体与受扰导体间的分布电容C⅓和C很小，对应的阻抗很高： ■Im是主要由回路阻抗决定的一个共模干扰电流
Page . 10 带高电压或功 率脉冲电压的 导体通过分布 电容与附近电 路的导体耦合 图中红色虚线 代表从导体出 发的电容穿透 电流的路径； 干绕模型1——穿透分布电容的共模电流 传 感 器 CB CA A +Vcc • • • Ce 高电压或功率斩波电压 仪器外壳 iC=C*du/dt B CA ，CB，Ce—分布电容 干扰源导体与受扰导体间的分布电容CA和CB很小，对应的阻抗很高； Icm是主要由回路阻抗决定的一个共模干扰电流