本發(fā)明涉及高頻噪聲抑制，尤其是涉及一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著智慧城市的大力發(fā)展，城市電纜隧道中電力電子設(shè)備的大量應(yīng)用，使隧道內(nèi)電磁環(huán)境更加復(fù)雜，可能會干擾電纜狀態(tài)監(jiān)測。電纜隧道led照明裝置中電力電子設(shè)備高速導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)，將在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生高du/dt和di/dt，通過高頻耦合與系統(tǒng)寄生參數(shù)發(fā)生高頻諧振，產(chǎn)生強(qiáng)烈的開關(guān)噪聲。這些高頻諧振型開關(guān)噪聲可能會竄入電纜接地系統(tǒng)，對電纜在線局放監(jiān)測的可靠性造成威脅，有必要對隧道內(nèi)led照明裝置產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲進(jìn)行有效抑制。

2、專利cn202111349614.7提出了“一種共模干擾抑制電路”，通過對開關(guān)諧振電路中的諧振電感以及變壓器的原邊繞組的電壓進(jìn)行采樣，為共模抑制電容加上和開關(guān)管單元中點(diǎn)的電壓頻率相同但相位相反的電壓，與共模干擾信號進(jìn)行抵消，以消除開關(guān)諧振電路中的共模干擾。該發(fā)明無需在開關(guān)諧振電路中設(shè)置較大的電感或電容，不會增加開關(guān)諧振電路過多的體積，但是這種抑制電路和傳導(dǎo)路徑之間的阻抗相互作用會影響高頻開關(guān)噪聲的抑制效果，降低抑制電路在高頻中的衰減性能。

3、專利cn202111352935.2提出了“一種變頻電機(jī)高頻開關(guān)振蕩電流靶向主動抑制方法及裝置”，通過諧振匹配原理對變頻電機(jī)系統(tǒng)開關(guān)振蕩電流進(jìn)行頻率定向和阻尼互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)抑制，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)開關(guān)振蕩電流的靶向抑制。該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單成本低，對高頻開關(guān)噪聲具有一定的抑制效果，但是該發(fā)明沒有考慮裝置本身對原系統(tǒng)的影響，抑制效果具有一定的提升空間。

4、高頻開關(guān)噪聲是led照明裝置中功率器件高速開關(guān)與對地寄生參數(shù)發(fā)生高頻諧振形成的結(jié)果，表現(xiàn)為電流時(shí)域波形具有較大的瞬態(tài)幅值/暫態(tài)能量，在頻譜上則表現(xiàn)在高頻段出現(xiàn)顯著的諧振峰。這種諧振型的高頻噪聲干擾會降低濾波器的高頻衰減性能，導(dǎo)致難以被有效地抑制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了針對諧振型高頻開關(guān)噪聲難以被有效抑制的問題，而提供一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法、設(shè)備及介質(zhì)，通過構(gòu)建非接觸式反諧振匹配電路等效增加高頻共模諧振頻段的阻抗，實(shí)現(xiàn)開關(guān)振蕩模態(tài)抑制，具有安全、方便、高效的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，該方法包括以下步驟：

4、利用高頻電流傳感器采集電力電子裝備的高頻開關(guān)噪聲信號片段；

5、提取高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征；

6、基于高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征初始化粒子群優(yōu)化算法初值，所述粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化的參數(shù)為抑制線圈參數(shù)，包括線圈自感、諧振電容和阻尼電阻；

7、利用粒子群優(yōu)化算法對抑制線圈參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，確定抑制線圈設(shè)計(jì)參數(shù)；

8、將抑制線圈非接觸的套穿在電源與電力電子裝備的連接火線和零線上，利用抑制線圈對高頻諧振型開關(guān)噪聲進(jìn)行抑制。

9、所述的高頻電流傳感器非接觸的套穿在電力電子裝備的火線與零線上采集高頻開關(guān)噪聲信號，從采集得到的高頻開關(guān)噪聲信號中截取高頻開關(guān)噪聲信號片段isw(t)，所述電力電子裝備為電纜隧道led照明裝置。

10、所述的高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征包括電力電子裝備側(cè)諧振頻率f1和阻尼比ξ1。

11、所述的高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征的提取方法為半功率帶寬法。

12、所述的半功率帶寬法具體為：分析高頻開關(guān)噪聲信號片段isw(t)頻域曲線，將頻譜峰所對應(yīng)的頻率作為高頻開關(guān)噪聲電力電子裝備側(cè)的諧振頻率f1，將半功率區(qū)域定義為信號頻譜幅值大于頻譜峰值的區(qū)域，定義半功率區(qū)域中的峰值處對應(yīng)的兩個(gè)頻率為半功率頻率f1、f2，通過半功率頻率f1、f2計(jì)算得到高頻開關(guān)噪聲信號片段的阻尼比ξ1。

13、所述的初始化粒子群優(yōu)化算法初值具體為：根據(jù)抑制線圈諧振頻率f2與電力電子裝備側(cè)諧振頻率f1相匹配，以及抑制線圈引入阻尼比ξ2與電力電子裝備側(cè)阻尼比ξ1相匹配，得到粒子群優(yōu)化算法初值：抑制線圈的線圈自感初值c0、諧振電容初值l0和阻尼電阻初值r0。

14、根據(jù)抑制線圈諧振頻率f2與電力電子裝備側(cè)諧振頻率f1相匹配，利用如下公式確定抑制線圈的l0、c0：

15、，

16、其中，μ0為磁導(dǎo)率，a為抑制線圈內(nèi)徑，b為抑制線圈外徑，h為抑制線圈高度，n為繞組匝數(shù)，h為抑制線圈高度；

17、根據(jù)抑制線圈引入的阻尼比ξ2與系統(tǒng)側(cè)的阻尼比ξ1相匹配，采用如下公式確定抑制線圈的電阻r0：

18、。

19、所述的粒子群優(yōu)化算法以抑制線圈在目標(biāo)抑制模態(tài)的半功率區(qū)域內(nèi)引入到電力電子裝備側(cè)的等效阻抗zreg（s）最大為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)：

20、，

21、，

22、其中，f2為抑制線圈諧振頻率，μ0為磁導(dǎo)率，a為抑制線圈內(nèi)徑，b為抑制線圈外徑，h為抑制線圈高度，ξ2為抑制線圈引入的阻尼比，f1、f2分別為半功率區(qū)域的左右邊界點(diǎn)頻率。

23、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的方法。

24、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的方法。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

26、（1）安裝便捷：本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)選擇不同尺寸，設(shè)計(jì)好抑制線圈后只需要套穿在接地回路中即可完成抑制，且針對復(fù)雜系統(tǒng)可以選擇卡口式磁環(huán)進(jìn)行安裝。

27、（2）安全便宜：本發(fā)明采用非接觸式套穿在接地回路中，不會干擾系統(tǒng)正常運(yùn)行，也不會影響系統(tǒng)原有的硬件結(jié)構(gòu)。磁環(huán)材料以及反諧振匹配電路成本不高，具有實(shí)用價(jià)值。

28、（3）高效抑制：相較于直接匹配模態(tài)頻率和阻尼特征，本發(fā)明經(jīng)過粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)后的目標(biāo)模態(tài)匹配更準(zhǔn)確，引入阻抗更大，抑制效果更顯著。

技術(shù)特征：

1.一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，所述的高頻電流傳感器非接觸的套穿在電力電子裝備的火線與零線上采集高頻開關(guān)噪聲信號，從采集得到的高頻開關(guān)噪聲信號中截取高頻開關(guān)噪聲信號片段isw(t)，所述電力電子裝備為電纜隧道led照明裝置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，所述的高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征包括電力電子裝備側(cè)諧振頻率f1和阻尼比ξ1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，所述的高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征的提取方法為半功率帶寬法。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，所述的半功率帶寬法具體為：分析高頻開關(guān)噪聲信號片段isw(t)頻域曲線，將頻譜峰所對應(yīng)的頻率作為高頻開關(guān)噪聲電力電子裝備側(cè)的諧振頻率f1，將半功率區(qū)域定義為信號頻譜幅值大于頻譜峰值的區(qū)域，定義半功率區(qū)域中的峰值處對應(yīng)的兩個(gè)頻率為半功率頻率f1、f2，通過半功率頻率f1、f2計(jì)算得到高頻開關(guān)噪聲信號片段的阻尼比ξ1。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，所述的初始化粒子群優(yōu)化算法初值具體為：根據(jù)抑制線圈諧振頻率f2與電力電子裝備側(cè)諧振頻率f1相匹配，以及抑制線圈引入阻尼比ξ2與電力電子裝備側(cè)阻尼比ξ1相匹配，得到粒子群優(yōu)化算法初值：抑制線圈的線圈自感初值c0、諧振電容初值l0和阻尼電阻初值r0。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，根據(jù)抑制線圈諧振頻率f2與電力電子裝備側(cè)諧振頻率f1相匹配，利用如下公式確定抑制線圈的l0、c0：

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法，其特征在于，所述的粒子群優(yōu)化算法以抑制線圈在目標(biāo)抑制模態(tài)的半功率區(qū)域內(nèi)引入到電力電子裝備側(cè)的等效阻抗zreg（s）最大為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)：

9.一種電子設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高頻諧振型開關(guān)噪聲的抑制方法、設(shè)備及介質(zhì)，其中方法包括以下步驟：利用高頻電流傳感器采集電力電子裝備的高頻開關(guān)噪聲信號片段；提取高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征；基于高頻開關(guān)噪聲片段模態(tài)特征初始化粒子群優(yōu)化算法初值，所述粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化的參數(shù)為抑制線圈參數(shù)，包括線圈自感、諧振電容和阻尼電阻；利用粒子群優(yōu)化算法對抑制線圈參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，確定抑制線圈設(shè)計(jì)參數(shù)；將抑制線圈非接觸的套穿在電源與電力電子裝備的連接火線和零線上，利用抑制線圈對高頻諧振型開關(guān)噪聲進(jìn)行抑制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有安全有效、結(jié)構(gòu)簡單、抑制高效等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：雷興,杜習(xí)周,葉頲,姚周飛,周婕,許強(qiáng),方陳,柳勁松,陳琰,劉舒,魏新遲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)上海市電力公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2