自適應(yīng)濾波器的制造方法
【專利說(shuō)明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本發(fā)明涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種自適應(yīng)濾波器。
[【背景技術(shù)】]
[0002]在過(guò)去的25年里自動(dòng)化處理和生產(chǎn)力方面得到顯著改善，我們已經(jīng)目睹了微電子技術(shù)的進(jìn)步和電源效率提升的趨勢(shì)。然而，電力工業(yè)在維持供電質(zhì)量方面面臨艱巨的挑戰(zhàn)。新技術(shù)帶來(lái)的電力干擾，導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)，數(shù)據(jù)丟失，設(shè)備損壞，電源效率低下以及生產(chǎn)力下降。因此，徹底消除干擾和提高客戶生產(chǎn)率是至關(guān)重要的。
[0003]在過(guò)去，電氣干擾主要來(lái)自雷擊，接地和電氣設(shè)備。斷路器和接地可以保障電網(wǎng)和設(shè)備正常運(yùn)行。而目前，85%的電力污染來(lái)自微電子器件中使用的開(kāi)關(guān)電源，另外一部分則來(lái)自于變頻驅(qū)動(dòng)器，機(jī)器人技術(shù)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，鎮(zhèn)流器照明等等。由于絕大多數(shù)操作器件與設(shè)備占用了相同的頻率帶寬，帶來(lái)了電磁干擾，這對(duì)現(xiàn)代微電子器件產(chǎn)生重大影響。電力傳輸線充當(dāng)分布式天線，該天線采集數(shù)千公里之外的電磁干擾信號(hào)。這些信號(hào)將通過(guò)傳輸線順著變壓器，直接進(jìn)入控制系統(tǒng)。從幾KHz到IMHz頻率范圍內(nèi)的電力諧波對(duì)電能更加有害。大多數(shù)控制系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)電源能夠有效地補(bǔ)償?shù)皖l(小于幾KHz)線路電壓變化。然而，這些電源還會(huì)在高頻狀態(tài)下產(chǎn)生電力噪聲和尖峰，并且進(jìn)入與電力負(fù)載保相連的整個(gè)陳舊的配電系統(tǒng)，電路本身就能夠有效削弱約IMHz的干擾。
[0004]布線看似用多串聯(lián)電感，一些串聯(lián)電阻(趨膚效應(yīng))和相當(dāng)大的并聯(lián)電容組成的眾多低通濾波器，線路中的降壓和隔離變壓器也承擔(dān)部分過(guò)濾。因此，有效地篩選與過(guò)濾尖峰能夠確保該電氣系統(tǒng)操作運(yùn)行穩(wěn)定。
[0005]有源和無(wú)源濾波器都已被廣泛應(yīng)用于微電子系統(tǒng)中，然而，在供電線路中很少用它們來(lái)消除諧波。一方面，由于使用了集成電路芯片，有源濾波器只能在有限的電壓范圍內(nèi)運(yùn)作，它們通常在15V以下的電壓環(huán)境中運(yùn)行，而實(shí)際應(yīng)用需在數(shù)百伏的電壓下，另一方面，無(wú)源濾波器是由電容和電感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，一般情況下，電路中的電流能達(dá)到數(shù)百安培，而在串聯(lián)電路中使用任意的電容器或電感器都是不現(xiàn)實(shí)的。
[0006]由此，選擇一個(gè)并聯(lián)濾波器是唯一可行，極簡(jiǎn)易方式是使用一個(gè)電容器作為濾波器，實(shí)際可用高容量電容器，該電容器在接近1000V的情況下能達(dá)到IuF的額定值。對(duì)于一個(gè)典型的電壓380V，功率40Kw的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，負(fù)載電阻是4ohm左右.因此，RC濾波器的轉(zhuǎn)角頻率是40KHz左右，有效濾波頻率在400kHz左右，這在目標(biāo)頻率帶寬范圍內(nèi)無(wú)效。
[0007]美國(guó)專利6486570和7446436指出由一個(gè)電感器串聯(lián)在由變阻器，電容器，電感器，電阻器和指示燈網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的電路上組成的并聯(lián)濾波器。若要有效地消除高頻噪聲，第一串聯(lián)電感值須非常小以致完全被忽略。這些設(shè)備將會(huì)成為有效的并聯(lián)變阻器，電容器和阻尼電路。正如前面所討論的，實(shí)際的電容只能濾除400kHz以上的噪聲，變阻器會(huì)鉗出大的尖峰，由于噪聲疊加在交流電源線路上，變阻器電壓必須大于額定峰值功率，因此，這些濾波器都不是非常有效的。[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0008]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)代微電子元器件對(duì)電氣系統(tǒng)的干擾，且現(xiàn)有的電源濾波器只能濾除400kHz以上的噪聲，不能有效的濾除電力線路中的高頻諧波的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種將較高頻率消散和分流到電容器，有效地濾除電力線路中的高低頻噪聲干擾的自適應(yīng)濾波器。
[0009]一種自適應(yīng)濾波器，由以下部分組成:
[0010](I).保險(xiǎn)絲
[0011](2).主要由電感部件與其串聯(lián)的電容部件組成的分壓電路
[0012]a.在50Hz至60Hz的基頻下，電感部件L處于通路狀態(tài)，在2kHz到IMHz的頻率下則是相對(duì)高阻態(tài)的；
[0013]b.在50Hz至60Hz的基頻下，電容C2的阻抗比電感部件L的阻抗大；
[0014]c.并且，在頻率為2kHz至IMHz時(shí)電感電路的阻抗比電容性部件的阻抗更大；
[0015](3).將RC電路并聯(lián)到該電路的電感部件來(lái)濾波，并消除2kHz到IMHz頻率之間的噪聲和尖峰
[0016]a.在基波頻率下，RC電路阻抗是小于或等于所述電感部件的阻抗；
[0017]b.在2kHz至IMHz的頻率下，RC電路阻抗小于負(fù)載RL和十分之一的源阻抗Zs ；
[0018]c.2kHz至IMHz的頻率噪聲和尖峰最先儲(chǔ)在電容C2和電容C3中，然后轉(zhuǎn)移到電容C3 ；
[0019](4).消散電路，旨在消散電容C3中的噪聲能量，并緩慢釋放電容器中多余的電荷，因此在2kHz到IMHz的頻率范圍內(nèi)并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的噪聲干擾。
[0020]感應(yīng)部件組成感應(yīng)電路，感應(yīng)電路是一個(gè)電感值在0.5到40mH范圍的電路，與本領(lǐng)域普通技術(shù)的人員制作的LCR網(wǎng)絡(luò)電路實(shí)現(xiàn)相同的效果。
[0021]電容部件組成電容器電路，電容器電路是一個(gè)電容值在0.5到2uF范圍的電路，與本領(lǐng)域的普通技術(shù)的人員制作的LCR網(wǎng)絡(luò)電路實(shí)現(xiàn)相同的效果。
[0022]RC電路是電容器C3與電阻Rl組成的并聯(lián)電路，電容值在10uF到_lmF，額定電壓低至10V，Rl控制電容器的放電速率，得到l/(2JTRlC3)〈2kHZ。
[0023]所述的RC電路中，電容C3串聯(lián)添加一個(gè)小電阻值R3在電容器的充電和放電過(guò)程中消耗一些噪聲功率。
[0024]所述的電路中的電壓低至5伏，RLC濾波器和有源濾波器配置能應(yīng)用于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制作的RC電路中。
[0025]消散電路是一個(gè)滿足1/(2 JT R2C2) <2kHz的電阻器R2。
[0026]RLC濾波器配置由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在根據(jù)(4)的條件中實(shí)現(xiàn)。
[0027]變阻器和電容器Cl與并聯(lián)濾波器并聯(lián)使用，變阻器是為了保護(hù)系統(tǒng)免受強(qiáng)脈沖，在10kHz至IMHz的高頻率下，電容器作為一個(gè)初步濾波器使用。
[0028]所述的電路包括電源Vs、源電阻Rs及源極電感Ls組成的電源供電電路、電感L、電阻Rl及電容C2組成電壓分壓器及電阻R2、R3、R4、發(fā)光二極管LED組成的電路網(wǎng)，電源Vs、源電阻Rs、源極電感Ls與開(kāi)關(guān)阻性負(fù)載RL串聯(lián)，源電阻Rs抽出一端并聯(lián)保險(xiǎn)絲Fuse、電感L、電容C2至電源Vs —端，電感L、電容C2兩端分別并聯(lián)電容Cl及壓敏電阻MOV，電容C3、電阻R5串聯(lián)后并聯(lián)至電感L兩端，電感L兩端并聯(lián)電阻R1，電阻R3與發(fā)光二極管LED串聯(lián)后并聯(lián)至電容C2兩端，電感C2兩端并聯(lián)電阻R2及R10。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:將工頻電源電壓用作參考，較高頻率噪聲被耗散和分流到電容器，然后消散到地面，有效消除工業(yè)配電系統(tǒng)里2kHz到IMHz頻率之間的噪聲和尖峰，能單獨(dú)將諧波里的工頻電壓作為基準(zhǔn)電壓，沿著基準(zhǔn)電壓追蹤諧波分量，由于噪聲是由一系列