תפקיד פילטרים אמי בתקשורת קו חשמל

Power Line תקשורת (PLC) התפתחה כשיטת אימוץ נרחבת להעברת נתונים על פני זרם חשמל קיים, המאפשרת יישומים מאוטומציה ביתית ופס רחב על קווי חשמל (BPL) ל-Network מ"מ ובקרת תעשייתית מתקדמת.עם זאת, רשת החשמל היא סביבה רועשת, מלאה בהפרעות אבטחה גבוהות שנוצרו על ידי מנועים, החלפת חשמל, דימענים, ומכשירים אחרים.

הבנה של Power Line תקשורת ואתגרי ההתערבות שלה

הפיזיקה של PLC ו- Noise Coupling

מערכות PLC הבנה סופר-מותגות נושא נתונים גבוה - באופן חד-משמעי בטווח של 1.8 MHz ל-250 MHz עבור BPL או להקות צרות יותר עבור להקות פס צר (3 kHz ל-500 kHz) - על 50 הרץ או 60 קידוד מרכזי הפיכה מסוימת, האות הנתונים הוא מודולה באמצעות טכניקות כגון DM (גודל Orthogonal Frequency מרובותx) כדי להשיג את הנית-of-de-of-of-of-reshate, או באמצעות מנגנונים מרובים, אשר ניתן לבצע פעולות חד-פעמיים מרובים.

מקורות של EMI בסביבה Power Line

EMI על קווי חשמל מגיע ממקורות חיצוניים ופנימיים.מקורות חיצוניים כוללים שביתות ברקים, שידורים בתדר רדיו מ משדרים סמוכים, והחלפת טראנסים מציוד שימושי.מקורות פנימיים הם הרבה יותר מתפשטים: אספקת חשמל מחלף (SMPS) במחשבים, מטעןי חשמל ומנורות LED מייצרים באופן ישיר רעש פס רחב מתיקון והחלפת קידוד גבוה; בקרים ודחפים משתנים (VD) יוצרים לעתים קרובות פילטרים מעומקים ריקים של רעשים וצלילים מרעשים מכווץ.

התפקיד הקריטי של פילטרים EMI במערכות PLC

כיצד מסננים EMI אטמואט מוליכים את ההפוגות

מסנן EMI הוא רשת פסיבית המציגה מכשול גבוה לא רצוי רעש, תוך מתן תנופה נמוכה לתדירות הרצויה ואת אות PLC.בדרך כלל, זה מורכב מרכיבים תגובתיים - מחנכים ו capacitors - מופץ בתדירות נמוכה, עצירות הלהקה, או תצורה של עצירות קבוצתי.המסנן אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אט אטמומית (מכאן) על ידי ירידה של ספקטרום נמוך של ספקטרום של ספקטרום (הוקציה), אך ספקטרום נמוך של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום נמוך (הוקציה (מנקה) הוא דורש ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום זה דורש ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום (מנקה) או ספקטרום נמוך של ספקטרום זה דורש ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך, או ספקטרום של ספקטרום נמוך של ספקטרום נמוך של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום זה דורש ספקטרום של ספקטרום נמוך של ספקטרום של ספקטרום ספקטרום של ספקטרום ספקטרום ספקטרום

אובדן ותגובה תדירות

(ה) אובדן הסינון מוגדר כ-20 logFLT:0rea101(VirFLT:2Hz מ-FLT 3 / VirFLT:4 ממחיש:5), כאשר VFLT 6 {\displaystyle \ \ \"מ} , לעומת זאת, הוא הלחץ על פני הפילטר, VFentialdowate (מסמך ה-i) של ה-iFLT (ה-R) הוא ה-R.

אדריכלות פנימית של מסנן EMI עבור PLC

מצב משותף לעומת מצב שונה

הנעה EMI על קווי חשמל קיימת בשני מצבים: מצב שונה (DM) ומצב נפוץ (CM) רעש דליפות שונות מופיע בין הקו ומוליכים נייטרליים, נסיעה בכיוונים מנוגדים; רעש משותף-מודד מופיע בשני המוליכים יחסית לקרקע, נסיעה באותו כיוון. pLC מועברים בדרך כלל כאותי DMLC-D, מה שגורם לסינון קריטי כדי למנוע מחסם גבוה של נתונים, עדיין לא-DLC.

ראשי תיבות של: Inductors, Capacitors, Resistors, and Ferrites

מחנכים במסננים EMI הם בדרך כלל פצע על ליבות מגנטיות - טמפט, אבקה ברזל, או nanocrystalline -chosen for their permeability and saturation Properties. Ferrite ליבות מציעים תנוחה גבוהה בתדרים גבוהים, מה שגורם להם להיות אידיאלי עבור דיכוי רעש מעל 1 MHz, Capacitors חייב להיות מדורג עבור מתח עיקרי (למשל, 250 VAC, 400, VAC, 000) ו-H) הם לעתים קרובות להיות יעיל של קיבולת XR.

סוגים של מסננים EMI בשימוש ב- PLC Applications

קו-to-Line (מצב משמעותי) מסננים

מסנן מצב שונה הפשוט ביותר מורכב מ inductor ממוקם בסדרה עם המנצח קו וכובע הממוקם על פני קו וניטראלי. תצורה L-C זו מהווה מסנן נמוך כי אטמומים גבוה DM רעש. מורכב יותר להתנצלות, כגון הפיכה קידוד-filters (C-L-C) או T-filters (L-C-L-L), לספק שטף גבוה יותר ופילטרים אחרים ב-DLCT.

קו-to-Ground (Common Mode) filters

מסננים נפוצים של מצב פליטה מורכבים מחנק CM (שני רוחות זהות על הליבה אחת) ו- Y-capacitors המחוברים מכל קו לקרקע. CM חנק מציג תנופה גבוהה לזרמים הזורם באותו כיוון על קו ו נייטרלי, ובכך choing CM-a גם לעמוד ברעש הראשי של CM-APTS (אך אותות PLC הם שונים, CM של CM הוא נמוך (מאטמוסמפסדחסון) על ידי CM-מפוטנציה נמוכה כל כך מוגבלת לכדי CM).

Integrated Power Line filter

יצרנים רבים של PLC צ'יפס ממליצים על מסנני קו חשמל משולבים ספציפיים המשלבים DM ו CM סינון במודול יחיד.מודולים אלה ארוזים לעתים קרובות כמרכיב יחיד עם IEC inlet או מתחם PCB חשוב. פילטרים משולבים מפשטים עמידה בסטנדרטים EMC ולהפחית את הסיכון העיצוב על ידי קביעת ביצועים. הם כוללים גם תכונות כגון ניצוצות להגנה, מותאמים תרמית, מתחים, ומתחים עצמאיים יותר (מתאים) ליישומים מתקדמים יותר (מתאים).

פילטרים היברידיים עבור Broadband PLC

מערכות היברידיות של Broadband (BPL) המשתמשות בתדרים עד 250 MHz דורשות סינון מתוחכם יותר.פילטרים היברידיים משלבים רכיבים פעילים - כגון מגבר תפעולי או טרנסיסטורים - עם רשתות L-C פסיביות כדי להשיג דחייה גבוהה פס וכוונון מותאם אישית.לדוגמה, מסנן פעיל לא ניתן להשתמש כדי לבטל מקטע מסוים של הפרעה (למשל, AM), ללא השפעה מתקדמת יותר על גבי מסנן של קו קיבולת, גם עבור פילטרים פעילים יותר ויותר יעילה של רעשים ביתית, אם כי הם יכולים לשמש כדי לספק פילטרים מתקדמים יותר ויותר.

דרישות עבור פילטרים EMI ב- PLC

הסתגלות ועיוות

מסננים EMI יעילים ביותר כאשר המקור מעכב את הרעש ואת העומס של שלב PLC מודם ידועים.התמעה של מסנן ופלט צריך להיות מתוכנן באופן אידיאלי להציג חוסר התאמה לתארי הרעש - דחיית הרעש בחזרה - בעוד התאמת חוסר השגיאה עבור המעצבים הרצויים (למשל, 50 ⁇ עבור קו אקסקליאלי, אם כי לעתים קרובות מתאים לתדירות גבוהה יותר של שימוש בלתי צפוי).

טמפרטורה ו- Voltage Ratings

רכיבי סינון EMI חייבים להיות מדורגים עבור טווח הטמפרטורה התפעולי של הציוד.תאים ל- PLC מגורים עשויים לראות טמפרטורות מ -10 מעלות C ל +40 ° C, בעוד מודולים תעשייתיים PLC עשויים לחוות -40 מעלות C עד +85 ° C או יותר. פריט הליבה של תפקוד נמוך יותר עם טמפרטורה, צמצום חנק; בטמפרטורות נמוכות מאוד, ליבת עשוי להיות בעיה.

שם הספר בלועזית: Layout and Parasitics

הפריסה הפיזית של מסנן EMI על לוח מעגלים מודפס יכול לשנות באופן דרמטי את הביצועים שלה. phsitic in Capacitor מוביל ו- PCB עקבות יכול ליצור התחדשות עצמית כי לשלול את האפקטיביות של המסנן מעל כמה מגה-ההרץ.עבור תדרי PLC להרחבה לתוך מאות מגה-הרץ, רכיבים על פני השטח עם מטריה נמוכה בחינוך חובה.

יתרונות מעשיים והשגת ביצועים

המונחים: Signal-to-Noise Ratio

(התועלת המיידית ביותר של מסנן EMI מיושמת כראוי היא עלייה ניכרת ביחס אות-לכאורה (SNR) ב המקלט PLC. עם פחות רעש נכנס לחזית האנלוגית, מודם יכול בקלות לפענח תוכניות מודולציה מסדר גבוה יותר (למשל, 1024-QAM), להגביר את הנתונים באמצעות בדיקות שדה, פילטר מתוכנן היטב הוכח להפחתה של 10:2F חופשי) מ-F) מ- 10.

עקבו אחרי EMC Standards

סטנדרטים בינלאומיים כגון FCC Part 15 (ארה"ב), CISPR 22/EN 55022 (EU), ואת VCCI היפני דורש כי מגבלת ציוד PLC ביצעה פליטות לרמות מוגדרות.ללא מסנן EMI יעיל, אות PLC עצמו - לצד החלפת רעש מאספקת החשמל של מודם - יכול לעלות על הגבולות האלה, מה שמוביל להכחשה לא-ציות וגישה לשוק.

צמצום ההתערבות עם מכשירים Adjacent

אותות תקשורת קו חשמל יכולים להקרין באופן בלתי נמנע מהשווי הבלתי-מעורש, בין היתר למקלטי רדיו סמוכים (למשל, AM/FM רדיו, רדיו חובבני או גלי קצר) זה היה נושא שנוי במחלוקת בפריסות BPL. EMI מסננים, במיוחד אלה עם יכולת CMchoking, להפחית באופן משמעותי את האנטנה הנוכחית של ימינו כי כונן דמוי קרינה, באמצעות קרינת אודיו נמוכה יותר, או פילטרים אחרים.

מחקרים: הטמעת הטמעה של פילטרים ב Smart Grid ו-IoT

רשתות חכמות ושטחי בית

מונים חכמים שמתקשרים באמצעות צר פס PLC (למשל, PRIME, G3-PLC, או Meters ועוד) פועלים ב- CENELEC A-band (3-95 kHz) או FCC (-490 kcost) בניסויים על ידי חברות שירות השירות, מטרים מותקנים באזורי מגורים עם הרבה אספקת חשמל ממתת מנוסים הפסד גבוה (עד 30%).

PLC תעשייתי בסביבה Harsh

בתרחיש אוטומציה במפעל, מערכת PLC שימשה לשלוט בחגורת תקשורת על 480 קווי חשמל קיימים של 3 נקודות כוח ברזולוציה.כוננים משתנים-Hz (VFDs) יצרו רעש פס רחב אינטנסיבי, מה שגורם לירידה בתקשורת תכופה.הפתרון המעורב בהתקנת שלושה-phase EMI בכל מצב PLC, עם DM ו-CM שלבים, בתוספת ליבות תקשורת תכופות על גבי 10 נקודות בקרה אמינות של פילטרים של 0.

מגמות עתידיות: תכנון סינון עבור הבא-Generation PLC

קידוד ודיגיטלי

מסנני EMI מסורתיים הם סטטיים - הם מספקים תגובה קבועה של מערכות PLC בעתיד, במיוחד אלה הפועלים בטווח 2-250 MHz עבור Gigabit-class דרךput, יהיה להפיק תועלת מסננים דיגיטליים אדפטיים המיושמים במעבד הבסיס של מודם.מסננים דיגיטליים אלה כבר לא דינמית כי שינויים לאורך זמן (למשל, מרדיו AM הסמוך או תחנת מנוע, מונעים מסננים דיגיטליים, עדיין לא ניתן למצוא פילטרים.

Bandgap Semiconductors and Filters

אימוץ של סיליקון carbide (SiC) ו-Geium nitride (GaN) מכשירים כוח inverters ואספקת חשמל ישתנה הנוף EMI. אלה רחב מוליכים למחצה של להקות מתג במהירויות גבוהות בהרבה מאשר סיליקון IGBTs, יצירת EMI בתדרים גם לתוך VHF ו להקות UHF (30-300 MHz) אשר יפעלו בלהקות ייצור חפיפות דורש סינון גבוה יותר עם פילטרים של 2DR, כמו גם לחץ גבוה יותר, כמו גם חומרים ממטר מגנטיים מתקדמים, כמו גם עם קומפקטיים מתקדמים, 000.

מסקנה

מסנני EMI אינם אביזרים אופציונליים אלא מרכיבים חיוניים בכל מערכת תקשורת חזקה של Power Line.הם משפיעים ישירות על נתונים באמצעותput, טווח תקשורת, עמידה רגולטורית, ודו-קיום עם מכשירים אלקטרוניים אחרים.על ידי הבנת האופי של EMI, הארכיטקטורה של מסננים פסיביים, ואת עיצוב המסחר בין אטומים, אותות, ופסיסטיקה, מהנדסים יכולים לבחור או מסננים כי ביצועים מהירים וטכנולוגיות אנלוגיות מתקדמות יותר, להמשיך לאימון חומרים משולבים יותר, כדי לשפר את רוחב פסים, להמשיך את פני מערכות הפעלה יעילה יותר, מתקדמים יותר, מתקדמים יותר, מתקדמים יותר, מתקדמים יותר, כלומר, שיטות הפעלה.