Giriş: Power Line İletişim ve Elektromanyetik Interference'ın Meydanlaştırılması
Power Line İletişim (PLC) teknolojisi, veri göndermek için mevcut elektrik kablolarından yararlanır, bu maliyet-malzeme karmaşıklığına ihtiyaç duymadan, elektriksel enerji sağlamada kullanılan tüm yüksek frekanslı veri sinyallerine karşı hassastır.
Bu makale, PLC teknolojisindeki temel anlayış için, PLC'nin tasarımlarını araştırıyor ve tasarım göz önüne alındığında, Elektrik İletişim sistemlerindeki EMI filtrelerinin dikkate alınmasına dikkat çekiyor).
EMI ve onun PLC Systems üzerindeki etkisini anlamak
Kaynaklar ve Elektromanyetik Interferans Türleri
Güç çizgisi ortamlardaki EMI, elektrik hatları boyunca geniş bir şekilde kategorize edilebilir:0) Hava ve çiftlerin kablolamalarına yönelik müdahale).
- [FONT:0) Motorlar ve Sürücüler:[Dönetici:[Dönetici:0) Değişken frekans sürücüleri ve elektrikli motorlar hızlı gerilim ve mevcut geçişler nedeniyle yüksek frekanslı geçiş gürültüyü üretir.
- [[Düzücü Güç Malzemesi: [Döneticiler, şarj cihazı ve LED sürücüleri, çiftleri analara harmonik ve anahtarlama gürültülerini üretirler.
- [FONT:0)Işık Sistemler: [Dönetici ve LED ışıklar elektronik topları ile gürültü enjekte eder.
- [FONT:0]Rectifiers and disasters:) Yenilenebilir enerji sistemlerinde ve bozulmamış güç malzemelerinde kullanılır, bu cihazlar harmonik ve yüksek frekanslı rahatsızlıklar yaratır.
- [FONT:0]Dış Radyo Frekansı Interference:[DÜT:1] Radyo vericileri, kablosuz cihazlar ve yıldırım özellikle dış veya endüstriyel ortamlarda gürültüyü etkileyebilir.
EMI'nin ciddiyetine frekans, amplitme ve darbe mekanizmasına bağlıdır. PLC sistemlerinde, genellikle 1 MHz ve 30 MHz arasında genişban uygulamaları (örneğin, HomePlug, G.hn), bu frekans aralığındaki müdahale doğrudan veri sinyalini bozabilir.
EMI'nin PLC Performansı Üzerine Etkileri
EMI degrads PLC performanslarının birkaç ölçülebilir şekilde varlığı:
- [FONT:0) Bit Hata Puanı (BER): ) Gürültü pul pul pulları, yeniden yükleme ve kesintiye neden olabilir.
- [[Düzücük:0)Redük Signal-to-Noise Oran (SNR):[Dönetici: 1) Arka plan gürültüsü gürültü zeminini yükseltir, achievable veri oranını ve aralığı sınırlamaktadır.
- [FONT:0)Packet Kayıp ve Latency:[Dönetici:[Dönetici:0)[FONT:0) Borcun kaybı ve Latency:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 1) Şiddetli müdahale, özellikle IP veya endüstriyel kontrol üzerindeki ses gibi zaman hassas uygulamalarla yozlaşmış olabilir.
- [FONT:0)İmpedance Variations:[Döneticiler:[Döneticiler: [Döneticiler: 0,8|Döneticiler, güç hattının engellerini değiştirebilir, sinyal yansımalarına ve daha fazla ayrımına yol açabilir.
- [FONT=0) Intermittent Connectivity: Gürültü, geçiş yapan cihazlardan ve dışarıda (örneğin, buzdolabı, HVAC kompresörleri) sporadik iletişim başarısızlıklarına neden olabilir.
Güç hatlarının gürültü özellikleri ve PLC üzerindeki etkileri hakkında daha derin bir teknik tartışma için, buİLFLT:0)IEEE kağıdının güç hattı gürültü modellemesi üzerinde ).
Power Line İletişiminde EMI Filtrelerinin Fonksiyonlu
EMI Filtrelerinin İşletim Prensibi
EMI filtreleri, istenen PLC sinyaline izin verirken seçici olarak istenmeyen yüksek frekanslı gürültüyü seçici olarak kullanan pasif ağlardır - ve en az kaybı ile geçerler.Bunu, belirli topolojilerde (örneğin, L., L., DY, T, veya multi-tipik) aşırı faiz aralığına kadar kullananlar.
Filtre performansı, belirli bir frekansta bir gürültü sinyalinin ne kadarını azaltdığını gösterir.Sistem uygulamaları için filtreler, müdahalenin mevcut olduğu frekans gruplarında yüksek değerlendirmeler sağlamalıdır (EMI yönetmeliği ve 30 MHz'in üzerinde) ve işletim bandında düşük ekleme kaybının ne kadar azaltıldığını gösterirken, veri sinyalinin kendisini önlemek için.
Diferansiyel Mode vs. Common Mode Filtreing
EMI, iki modda görünüyor: [FONTD:0]farklı mod (DM)[Dönderlik ve tarafsız iletkenler arasındaki akışlar, ve [[Dönem:2)[CM)[Döneticileri, her iki iletkenin zemine göre eşit olarak aynı şekilde akışlar iletilen gürültüyü, sinyal bütünlüğüne ve en aza indirmek için diferansiyel modda iletmelidir.
- [FONT:0)Differential Mode Filtresi: Achieved, çizgi ve tarafsız (X kapasitors) ve her bir iletkene yerleştirilen dizi.Bu bileşenler, yüksek frekanslı DM gürültüyü nötr veya zemine bağladı.
- [FONT:0]Common Mode Filtresi:[Dönetici:[Dönetici] Bir ortak noktanın düşük seviyeli bir manyetik temel üzerinde bir çift - dibine kadar yüksek dürtüyü, dibin sinyalleri etkilemeden. Y kapasitörler (line-to-ground) daha düşük seviyeli bir gürültüyü toprağa vererek.
PLC için iyi tasarlanmış EMI filtre, iletişim sinyalinin bütünlüğünü korumak için hem DM hem de CM filtreleme aşamalarını bir araya getirecektir.EN:0) EMI filtreleri üzerinde bu elektronik ders, , bileşen seçimi ve filtre tasarımı hakkında daha fazla bilgi sunar.
EMI Filtreleri Türleri PLC Systems'de Kullanılan
Line-to-Ground Filtreler (Komon-Mode Choke ile Y Capacitors)
[FONT=0)Line-to-ground filtreler[Döntgen: 0/Döneticileri düşük seviyeli bir yol sağlayarak düşük seviyeli bir gürültüyü, temel bileşeninin yüksek seviyeli bir şekilde yaralanması için kullanılabilir.Gruplar, yüksek çözünürlükte belirtilen standartlarda belirtilen standartlarda belirtilenler için gereklidir.[TFL:3-Döneticileri ile).
Line-to-Line Filtreler (Differential Mode Chokes ve X Capacitors)
[[Dönergeler:0)Line-to-line filtreler[[Dönler arası) hattın içindeki X kapasitörleri ile birlikte bir araya getiren, yüksek frekanslı gürültüyü kullanan yüksek frekanslarda otomatik olarak filtre oluşturabilirler.In PLC systems, line-to-line filtreler veya her iki rüzgarlı ses için tek bir sinyal yolu korurlar.Bu bileşenler, yüksek frekanslarda tercih edilen yüksek frekanslı gürültüyü geri yüklemeli ve devre dışı bırakabilirler.
Kombinasyonlar (Hybrid Topolojileri)
Birçok ticari PLC adaptör ve güç hattı filtreleri bir tek kullanımlık filtre kullanıyor: 0,0) Bu karma filtre, her iki çizgide de olsak ve X kapasitörleri ile birlikte, tüm yanlış kategorilerin genelinde tutulması için kapsamlı bir gürültü baskısı sağlar.
Pratik uygulama rehberliği için, mühendisler filtre üreticisine başvuru notlarına danışmalıdır, örneğin www.FLT:0)Murata'nın EMI filtre ailesi), bu, güç hattı uygulamaları için ayrıntılı özellikler ve tasarım örnekleri sağlar.
EMI filtrelerini PLC Systems'de kullanmanın Faydaları
Geliştirilmiş Data Integrity ve Reliability
PLC modemlerin girişinde yüksek frekanslı gürültüyü kullanarak, EMI filtreleri doğrudan akıllı ölçüm ve talep yanıtı gibi uygulamalar için kritik olduğunu göstermiştir. Alan testleri, iyi tasarlanmış bir filtrenin eklenmesinin 20-50% ile gürültü-heavy ortamları yoluyla insan müdahalesi olmadan çok iyi bir şekilde geliştirilebileceğini göstermiştir.
Geliştirilmiş Signal Quality ve Transmission Range
EMI filtreleri gürültü zeminini azaltır, böylece daha fazla veri oranları için veya sinyal yenilemesi için iletim mesafelerini artırmak için daha yüksek bir SNR, modemin daha yüksek sipariş modülasyon şemalarını (örneğin, 1024-QAM) kullanmasına olanak sağlar.Bu fayda özellikle büyük binalarda değerlidir.
Standartlarla Elektromanye Kirliliği ve Uyumunu Azladı
PLC sistemleri, diğer elektronik cihazlara müdahale edebilecek ve yayılabilir gürültü yayılabilir - radyo alıcıları, tıbbi ekipman ve acil iletişim sistemleri dahil. EMI filtreleri PLC modemler, cihazın hem de yapılan emisyonlar için yasal sınırları karşılamasını sağlar.0FCC Bölüm 15).
PLC Bileşenlerinin Koruması
Yüksek frekanslı geçiciler ve sürekli gürültü, ana akım artış koruyucuları için bir yedekteyken, EMI filtrelerindeki indüktörler ve kapasitörler zamanla yüksek frekanslı geçici performanslara yardımcı olur. EMI filtreleri, gerilim ve mevcut artışları sınırlamak için bir artış derecesi sağlar.
PLC Systems'de EMI Filtreleri için Tasarım
Impedance Matching and Filter Interaction
Güç hattının dürtüleri frekans, yer ve zaman değişim yükleri nedeniyle değişir. Bir EMI filtre, frekans bandında, sinyal görüntülerini ölçmek için iyi tanımlanmış bir engel sunmak için tasarlanmıştır. Filtre girişi ve çıkış engeli önerilir, özellikle de özel yüklemeler için.
Güvenlik ve Düzenleme Gereksinimler
EMI filtrelerinde kullanılan Capacitors, IEC 60384-14'e göre güvenlikli olmalıdır:
- [FONT:0)X kapasitörler[[Dön-line) gerilim dalgalanmalarına dayanmalıdır ve güvenli bir modda başarısız olmalıdır ( kısa devre değil).
- Y kapasitörler (line-to-ground) mevcut sızıntıları sınırlandırmak için kapasitede sınırlı (tipik olarak <0.1 μF) vardır.
- [FONT:0)Inductors[DÜDÜT:1] normal gücü ele almadan herhangi bir dalgalanmayı işlemek için yeterli mevcut derecelendirmeye sahip olmalıdır. Saturation büyük ölçüde indükance ve filtreleme etkinliği azaltır.
Filtre bileşenleri, yerel elektrik kodlarına uygun olarak sağlamak için tanınmış ajanslar (UL, VDE, vb.) tarafından sertifikalandırılmalıdır.Güvenlik kapasitesi seçimine ayrıntılı bir kılavuz için, bkz.TELFLT:0) Bu makale X ve Y kapasiteliler Hakkında).
Termal ve Çevre Faktörleri
Açık PLC altyapısında (örneğin, akıllı ağ koncentratörler, güç çizgileri) sıcaklık aşırılarına, nemlere ve potansiyel kondensasyona dayanmalıdır. Ferrite çekirdeği, sıcaklık ile ilgili değişiklikler yaşayabilir, filtre kesme frekanslarını değiştirir ve beklenen çevresel koşullar için alınan malzemeleri seçmelidir. Conformal kaplama veya süzme direnci için gerekli olabilir.
PLC Modems ile entegrasyon
En iyi uygulamalar, EMI filtrelerini, PLC modem için filtreyi atlamak için otomatik olarak indirmeyi veya PCB'de en az 1-2 dB'ye indirmeyi önerir - daha sonra, 40 dB'ye göre, frekanslarda belirlenen emisyonlar üzerinde bir filtre tasarlanmalıdır.
EMI'deki Future Trends in EMI Filtering for PLC
PLC teknolojisi yüksek veri oranlarına destek vermek için gelişti (örneğin, G.hn 1 Gbps'ye kadar hızlar ile), EMI filtreleme artışındaki talepler. Yüksek taşıyıcı frekansları ve daha geniş bant kaybı ile filtre gerektirir.
- [FONT=0)Aktif Filtreleme:[Döneticileri kullanarak Active EMI filtreler ve iptal teknikleri, özellikle ortak mod gürültüsünü bastırmak için daha küçük bir ayak izi üst performans sağlayabilir.
- [FONT:0)Smart Grid Entegrasyon: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] Akıllı Barınma: [Dönetici:0) Akıllı Izgara Entegrasyonu: [Dönetici:[Dönetici: 0,3, rüzgar) Gürültü ortamları değiştirmek için otomatik olarak ayarlanabilecek olan a Adaptatif filtreler geliştirme altında.
- [FONTD:0)Ferrite Material Advances:[Dönetici: [Dönetici: 0,0) Yeni nano kristalin ve morföral bir ferrite materyali daha yüksek ücretli flux yoğunluk ve daha geniş frekans yanıt sunar, ancak her iki DM ve CM filtreleme için daha küçük daha etkili bir kolkes sağlar.
- [FONT:0)Integrated Filter Modüls: Üreticiler, özellikle PLC uygulamaları için tasarlanmış, basitleştirilmiş tasarım ve zaman piyasasını tüketici ve endüstriyel PLC cihazlar için azaltmaktadır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
EMI filtreleri, elektrik hattı iletişim sistemlerindeki vazgeçilmez bileşenlerdir, doğrudan veri bütünlüğü, iletim aralığı ve düzenleyici uyum sağlar. Hemferik mod hem de ortak mod müdahalesini hedef alan bileşenler, mühendisler, yüksek kaliteli elektrik ortamındaki PLC güvenilirliğini önemli ölçüde artırabilirler ve endüstriyel tesisler. PLC, elektrik araç şarj iletişimi, gelişmiş ölçüm altyapısı ve genişleyen yüksek enerji hatları gibi yeni uygulamalara genişlemeye devam ettikçe, sağlam EMI filtrelemenin rolü yalnızca önemli ölçüde artacaktır.