一种电磁干扰EMI诊断方法及装置与流程

专利2026-08-31  12


本技术涉及电子电力,特别涉及一种电磁干扰emi诊断方法及装置。


背景技术:

1、在近年来,随着全球范围内对可再生能源的重视程度日益提高,光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式,其在电力系统中的发电占比正逐年显著增长。光伏逆变器作为连接光伏板与电网的关键设备,其性能与合规性直接关系到整个光伏电站的效率与安全性。因此,所有光伏逆变器产品,尤其是功率等级较大的光伏逆变器,在推向市场之前,必须通过严格的电磁兼容(electromagnetic compatibility,emc)认证,特别是针对电磁干扰(electromagnetic interference,emi)的测试,以确保其在复杂的电磁环境中能够稳定工作且不对其他设备产生干扰。

2、然而,辐射emi测试所需的高端实验设施,如电波暗室和emi接收机等,建设与维护成本高昂,导致了较高的成本开销。而且,若依赖外部专业emc认证机构进行测试,不仅预约周期长、费用高,还可能延误产品落地时间。emi预测试作为一种成本效益较高的前期评估手段,其目的在于模拟正式认证的测试条件,帮助厂商提前发现问题并优化设计,但目前emi预测试的精度受限,其主要受到环境噪声等等的影响,导致预测试的结果的信噪比低,预测试的有效性和指导意义大打折扣。

3、有鉴于此,目前亟需提出一种能够在简易测试环境中,解决上述噪声问题,从而实现对大功率光伏逆变器的emi进行有效预测试与诊断的方法。


技术实现思路

1、本技术提供一种电磁干扰emi诊断方法及装置,通过获取被测设备产生emi的时段,来筛选与被测设备产生emi的时段对应的电场时域波形,从而避免环境噪声对电场测试造成的影响。

2、第一方面,本技术提供一种电磁干扰emi诊断方法,该方法包括从被测设备的线缆上获取被测设备的辐射电流的电流时域波形及测试环境的电场时域波形,被测设备位于测试环境中,在电流时域波形中,确定被测设备产生emi的时段,在测试环境的电场时域波形中,筛选与被测设备产生emi的时段相对应的时域波形部分,确定为电场目标时域波形,对电场目标时域波形进行频谱分析,得到测试环境的电场频域波形,根据测试环境的电场频域波形对被测设备进行emi诊断。

3、在未采取本技术方法的情况下,由于环境噪声的普遍存在,辐射电场的频谱特征被淹没,导致emi的准确评估变得困难,环境噪声的强度甚至超过了被测设备本身产生的emi信号,使得测试结果的可靠性降低,难以区分信号中哪些部分源自被测设备,哪些是环境噪声,而使用本技术提出的测试方法后,原本被环境噪声掩盖的辐射电场特征显现出来,通过对被测设备产生emi时段的定位,并筛选出与之直接对应的电场时域波形,从而有效隔离了环境噪声的干扰,使得辐射电场信号得以清晰显现,从而显著提高了在非理想环境下进行电场emi测试的准确性和可靠性。

4、作为一种可能的实施方式,在测试环境的电场时域波形中,筛选与被测设备产生电流emi的时段相对应的电场时域波形部分,确定为电场目标时域波形,具体包括:在设定时段内的测试环境的电场时域波形中,筛选与被测设备产生电流emi的时段相对应的时域波形部分,确定为电场目标时域波形,设定时段为被测设备的一个控制工作周期对应的时段。

5、在设定时段内,筛选出电场时域波形中与被测设备产生电流emi时段精确对应的波形部分,不仅包括单次电流emi脉冲产生的时段,也涵盖了整个工作周期内所有产生电流emi脉冲的时段,通过这种方法,能确保获得所有与被测设备相关emi特征,同时最大限度地排除其他非被测设备带来的环境噪声。

6、作为一种可能的实施方式,在电流时域波形中,确定被测设备产生电流emi的时段,具体包括:对电流时域波形进行分析,识别幅值大于预设阈值的至少一个电流尖峰,确定每个电流尖峰的持续时间段,每个电流尖峰的持续时间段为从每个电流尖峰的起始时刻到每个电流尖峰的结束时刻,将每个电流尖峰的持续时间段确定为被测设备产生电流emi的时段。

7、对采集到的电流时域波形进行分析,通过设定一个预设的幅值阈值,从而采用峰值识别算法自动识别出所有超过该阈值的电流尖峰,尖峰通常与被测设备内部的功率开关器件的切换动作相对应。对于每一个被识别出的电流尖峰,测量电流尖峰的起始和结束时刻,从而确定每个尖峰的持续时间段,本技术通过将每个电流尖峰的持续时间段定义为被测设备产生电流emi的时段,确保了时段集中在被测设备产生电流emi的时刻,不仅提高了在复杂环境噪声中识别被测设备产生电流emi时段的准确性,还有效避免了误判和漏判的可能性。

8、作为一种可能的实施方式,该方法还包括:确定被测设备的电流频域波形,根据被测设备的电流频域波形对被测设备进行emi诊断。

9、为了识别被测设备的线缆向外辐射的电磁能量,可以先确定被测设备的电流频域波形,根据被测设备的电流频域波形对被测设备进行emi诊断。

10、作为一种可能的实施方式,确定被测设备的电流频域波形,包括:从被测设备的线缆上获取被测设备的辐射电流,利用第一高通滤波器对被测设备的辐射电流进行滤波处理,得到第一滤波电流,将第一滤波电流输入到示波器中,得到第一电流时域波形,对第一电流时域波形进行频谱分析,得到第一电流频域波形,根据第一电流频域波形确定被测设备的电流频域波形。

11、基于第一电流频域波形的分析结果,确定被测设备的电流频域波形,通过对电流频域波形频谱分析,可以识别出被测设备在哪些特定频率上产生了电磁辐射。由于从被测设备的线缆上获取被测设备的辐射电流经过了第一高通滤波器进行高通预选,因此,量化噪声能够被去除,辐射电流能够被准确测试。

12、作为一种可能的实施方式,根据第一电流频域波形确定被测设备的电流频域波形,还包括:

13、确定第一电流频域波形中的最高频率,若第一电流频域波形的最高频率大于或等于设定最高频率,若是,则将第一电流频域波形确定为被测设备的电流频域波形。

14、若第一电流频域波形的最高频率大于或等于设定最高频率,则意味着本次测量已获取了完整emi特性,如此,则可以将第一电流频域波形确定为被测设备的电流频域波形,进行电流的频谱分析。

15、作为一种可能的实施方式,根据第一电流频域波形确定被测设备的电流频域波形,还包括:

16、确定第一电流频域波形中的最高频率,若第一电流频域波形的最高频率小于设定最高频率,则利用第二高通滤波器对被测设备的辐射电流进行滤波处理,得到第二滤波电流,第二高通滤波器的截止频率为第一电流频域波形的最高频率,将第二滤波电流输入到示波器中,得到第二电流时域波形,对第二电流时域波形进行频谱分析,得到第二电流频域波形,将第一电流频域波形和第二电流频域波形合成为一个频域波形,确定为被测设备的电流频域波形。

17、若第一电流频域波形的最高频率小于设定最高频率,则表明测试得到的第一电流频域波形未覆盖全部测试频段,因此,本技术通过更换截止频率与第一电流频域波形的最高频率相匹配的第二高通滤波器,重新对辐射电流进行滤波处理,以得到更高频率的电流emi信号,进而获取完整的emi特性。综上,本技术利用不同截止频率的高通滤波器,对测试频段内emi信号的全面获取与分析,若一次测试得到的电流频域波形未覆盖全部测试频段,则通过频谱拼接技术,将多次测量的频谱信息合成为一个完整的频域波形,从而避免了获取的被测设备的电流频域波形,出现信噪比低、失真的问题,不仅有效提高了测试结果的完整性和可靠性,还为复杂电磁环境下设备的emc性能评估提供了高效、精准的解决方案。

18、作为一种可能的实施方式,方法还包括:

19、确定被测设备的电压频域波形,根据被测设备的电压频域波形对被测设备进行emi诊断。本技术通过测量被测设备的线缆的电压变化可以确定潜在的干扰源和耦合路径。

20、作为一种可能的实施方式,确定被测设备的电压频域波形,包括:从被测设备的线缆上获取被测设备的辐射电压,利用第三高通滤波器对被测设备的辐射电压进行滤波处理,得到第一滤波电压,将第一滤波电压输入到示波器中,得到被测设备的辐射电压的第一电压时域波形,对第一电压时域波形进行频谱分析,得到第一电压频域波形,根据第一电压频域波形确定被测设备的电压频域波形。

21、基于第一电压频域波形的分析结果,可以确定被测设备的电压频域波形,通过对电压频域波形频谱分析,可以清晰地识别出被测设备在哪些特定频率上产生了显著的电磁辐射。

22、作为一种可能的实施方式,根据第一电压频域波形确定被测设备的电压频域波形,具体包括:对第一电压时域波形进行分析,识别多个电压尖峰,从多个电压尖峰中确定尖峰峰值最高的目标电压尖峰,从目标电压尖峰的峰值时刻起,分别向其前导波形和后继波形方向检查相邻的电压尖峰,识别并移除不符合从目标电压尖峰峰值向两侧单调递减趋势的电压尖峰,将去除后剩余的所有电压尖峰平滑连接得到凸包络,确定凸包络中大于设定阈值的部分对应的时段为电压尖峰时段,在第一电压时域波形中,筛选与电压尖峰时段相对应的时域波形部分,将其确定为目标电压时域波形,对目标电压时域波形进行频谱分析,确定被测设备的电压频域波形。

23、本技术先识别波形中的最高峰值点,再通过去除峰值中的局部最小值,从而去除了可能干扰尖峰识别的噪声点,接着通过平滑连接剩余峰值,以形成清晰连续的凸包络,明确电压尖峰的持续时段,避免了非尖峰时段的信号干扰。因此,本技术为测试条件较差的场景提供了可行的测试方案,最终使得辐射电压的频谱能够被低成本的准确测试。

24、第二方面,本技术提供一种电磁干扰emi诊断装置,装置包括:包括处理器和存储器,存储器,用于存储计算机程序指令,处理器执行调用存储器中的计算机程序指令执行如第一方面的任一项的方法。


技术特征:

1.一种电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,在所述测试环境的电场时域波形中,筛选与所述被测设备产生emi的时段相对应的时域波形部分,确定为电场目标时域波形,具体包括:

3.根据权利要求1或2所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,在所述电流时域波形中,确定所述被测设备产生emi的时段,具体包括:

4.根据权利要求1-3任一所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,所述方法还包括:

5.根据权利要求4所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,确定所述被测设备的电流频域波形,包括:

6.根据权利要求5所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,根据所述第一电流频域波形确定所述被测设备的电流频域波形,还包括:

7.根据权利要求5或6所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,根据所述第一电流频域波形确定所述被测设备的电流频域波形,还包括:

8.根据权利要求1-7任一所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,所述方法还包括:

9.根据权利要求8所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,确定所述被测设备的电压频域波形,包括:

10.根据权利要求9所述的电磁干扰emi诊断方法,其特征在于,根据所述第一电压频域波形确定所述被测设备的电压频域波形,具体包括:

11.一种电磁干扰emi诊断装置,其特征在于,所述装置包括:


技术总结
本申请提供一种电磁干扰EMI诊断方法及装置,该方法包括:从被测设备的线缆上获取被测设备的辐射电流的电流时域波形及测试环境的电场时域波形,在电流时域波形中,确定被测设备产生EMI的时段,在测试环境的电场时域波形中,筛选与被测设备产生EMI的时段相对应的时域波形部分,从而确定为电场目标时域波形,对电场目标时域波形进行频谱分析后,得到测试环境的电场频域波形,根据测试环境的电场频域波形对被测设备进行EMI诊断。通过本申请的测试方法,筛选对应的电场时域波形,从而有效隔离了环境噪声的干扰,提高了在非理想环境进行EMI测试的准确性和可靠性。

技术研发人员:裴雪军,俞颐,王晨,蔡亚萍,张小威
受保护的技术使用者:华为数字能源技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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