Onderzoek naar het werkingsprincipe en de toepassing van een immuniteitstester voor gedempte oscillerende golven — een casestudie LISUN DOW61000-18 -Series

Abstract
In energiesystemen en industriële elektromagnetische omgevingen kunnen tijdelijke storingen in de vorm van gedempte oscillerende golven, gegenereerd door hoogspanningsschakelingen en elektromagnetische pulsen op grote hoogte (HEMP), gemakkelijk leiden tot een abnormale werking van elektrische apparatuur. Gedempte oscillerende golfimmuniteitstester Dit is een speciaal EMC-testinstrument dat is ontwikkeld in overeenstemming met de normen GB/T 17626.18 en IEC/EN 61000-4-18. De kerntechnologie is gebaseerd op het voorladen van condensatoren en een RLC-resonantiecircuit om standaardgolfvormen te reproduceren. LISUN DOW61000-18 In dit artikel wordt de immuniteitstest voor gedempte oscillerende golven uit de serie als onderzoeksobject gebruikt. Het analyseert het werkingsprincipe van het circuit en het mechanisme voor golfvormgeneratie, onderscheidt testscenario's voor langzame en snelle gedempte oscillerende golven en beschrijft de testfuncties en praktische toepassingen in combinatie met de apparatuurparameters. Het biedt technische referenties voor immuniteitstesten van energieapparatuur en producten voor nieuwe energiebronnen.

1. Inleiding
Door de grootschalige aanleg van slimme elektriciteitsnetten, nieuwe energiecentrales en hoogspanningsonderstations is de elektromagnetische omgeving binnen deze netten steeds complexer geworden. Het in- en uitschakelen van hoogspanningsschakelaars en stroomonderbrekers, evenals de aanwezigheid van elektromagnetische pulsen op grote hoogte (HEMP), genereert periodiek verzwakte, gedempte oscillerende golven op rails en kabelleidingen. Dergelijke tijdelijke storingen kunnen zich verspreiden naar secundaire apparatuur langs stroomleidingen en signaaldraden, wat kan leiden tot defecten aan relais, communicatiestoringen, het uitvallen van controllers en andere defecten.

Om de tolerantie van elektrische apparatuur voor dergelijke storingen kwantitatief te evalueren, hebben binnenlandse en buitenlandse instanties achtereenvolgens de normen GB/T 17626.18 en IEC/EN 61000-4-18 uitgevaardigd, waarin testmethoden, golfvormparameters en testniveaus voor de immuniteit tegen gedempte oscillerende golven worden gespecificeerd.

Als kerninstrument voor dergelijke tests kan de Damped Oscillatory Wave Immunity Tester nauwkeurig interferentiegolfvormen ter plaatse reproduceren onder laboratoriumomstandigheden. LISUN DOW61000-18 De serie Damped Oscillatory Wave Immunity Tester omvat twee hoofdmodellen: het basismodel en het basismodel. DOW61000-18 (langzaam type) en DOW61000-18F (snel type), die voldoen aan de twee typen gedempte oscillerende golven zoals gespecificeerd in de relevante normen. Deze worden veel gebruikt voor de detectie van primaire onderstationapparatuur, secundaire regelapparatuur en nieuwe energie-combinatiekasten en vormen essentiële EMC-testapparatuur voor de energiesector.

2. Kernwerkingsprincipe van de gedempte oscillatiegolfimmuniteitstester
De kern van de golfvormgeneratielogica van de gedempte oscillatiegolf-immuniteitstester bestaat uit het voorladen van condensatoren + RLC-resonantieontlading + demping door weerstanden. Dit genereert perfect sinusvormige oscillatiegolven met een amplitude die cyclus na cyclus afneemt en volledig overeenkomt met de werkelijke interferentiekarakteristieken op stroomlocaties.

Tijdens de werking van de apparatuur laadt de interne hoogspanningslaadeenheid eerst de energieopslagcondensator voor en slaat elektrische energie op in de vorm van een elektrisch veld in de condensator. Wanneer de laadspanning het ingestelde testniveau bereikt, schakelt de besturingsschakelaar direct in en geeft de energieopslagcondensator energie af aan het RLC-resonantiecircuit, bestaande uit een inductor (L), een weerstand (R) en een condensator (C). Een ideaal LC-circuit kan een continue sinusvormige oscillatie met gelijke amplitude produceren. In het circuit van deze tester is een vaste dempingsweerstand in serie geschakeld. Door het energieverbruik van de weerstand neemt de piekwaarde van de oscillatiegolf continu af, cyclus na cyclus, waardoor uiteindelijk een standaard gedempte sinusvormige oscillatiegolf ontstaat.

In combinatie met de storingseigenschappen van energiesystemen ter plaatse, komt dit principe overeen met twee werkingsomstandigheden: laagfrequente, langzaam gedempte oscillerende golven die worden gegenereerd door schakelhandelingen van hoogspanningsonderstations in de buitenlucht, en hoogfrequente, snel gedempte oscillerende golven die worden veroorzaakt door het schakelen van stroomonderbrekers en HEMP-interferentie. Door circuitparameters te schakelen en de laadspanning en uitgangsimpedantie aan te passen, genereert de Damped Oscillatory Wave Immunity Tester beide soorten golfvormen afzonderlijk. Met het ingebouwde Coupling/Decoupling Network (CDN) worden oscillerende golven via geleidende koppeling in de voedingspoorten van de te testen apparatuur (EUT) geïnjecteerd. Na afstemming met speciale CDN-modules kunnen ook tests worden uitgevoerd op signaal- en besturingspoorten om de anti-transiënte-interferentiecapaciteit van de apparatuur uitgebreid te verifiëren.

Wat de golfvormindicatoren betreft, volgen beide golfvormen uniforme dempingsregels: de spanning van de vijfde golftop is hoger dan 50% van de spanning van de eerste golftop, en de spanning van de tiende golftop is lager dan 50% van de spanning van de eerste golftop. Deze indicator is strikt afgestemd op nationale en internationale normen om de geldigheid van de testresultaten te garanderen.

DOW61000-18

3. Parameters en classificatie van LISUN DOW61000-18 Serie gedempte oscillatiegolf-immuniteitstester
De LISUN DOW61000-18 Deze serie omvat modellen van de gedempte oscillatiegolfimmuniteitstest (DAM-T) met langzame en snelle oscillatie, die sterk verschillen in oscillatiefrequentie, uitgangsspanning, stijgtijd, uitgangsimpedantie en andere kernparameters. Ze zijn respectievelijk toepasbaar voor verschillende interferentiescenario's en testobjecten. De gedetailleerde kernparameters worden weergegeven in Tabel 1 hieronder.
Tabel 1 Kernparameters van LISUN DOW61000-18 Serie gedempte oscillatiegolf-immuniteitstester

3.1 Testapparaat voor langzaam gedempte oscillerende golven (DOW61000-18)
Dit model is ontworpen voor laagfrequente transiënte interferenties die worden veroorzaakt door het schakelen van scheidingsschakelaars en reflectie op rails in onderstations. De oscillatiefrequenties zijn ingesteld op 100 kHz en 1 MHz, overeenkomend met de interferentiefrequentiekarakteristieken van grote hoogspanningsonderstations (met rails van maximaal 400 m) en conventionele buitenonderstations. Met een uitgangsimpedantie van 200 Ω zijn de herhalingsfrequenties ingesteld op 40 pulsen/s en 400 pulsen/s, standaard compromisparameters die worden bepaald door de contactafstand van de schakelaars en de energie die de apparatuur kan weerstaan. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het testen van vermogenstransformatoren en primaire onderstationapparatuur om hun operationele stabiliteit te evalueren onder gedempte laagfrequente oscillerende interferentie.

3.2 Testapparaat voor snel gedempte oscillerende golven (DOW61000-18F)
Dit model simuleert hoogfrequente interferenties die worden gegenereerd door het snel schakelen van stroomonderbrekers en elektromagnetische pulsen op grote hoogte (HEMP). De oscillatiefrequentie is verhoogd naar 3 MHz, 10 MHz en 30 MHz, en de spanningsstijgingstijd is verkort tot 5 ns, waardoor een snellere transiënte respons mogelijk is. De uitgangsimpedantie is verlaagd tot 50 Ω en de maximale kortsluitstroom bereikt 80 A, wat resulteert in een sterkere interferentie-energie. Het model wordt veelvuldig toegepast in secundaire beveiligingsinrichtingen voor middenspannings- en hoogspanningsonderstations, verdeelkasten voor energiecentrales, intelligente meet- en regelapparatuur en andere precisie-elektronica, om hun immuniteit onder sterke hoogfrequente elektromagnetische pulsen te testen.

Beide modellen zijn uitgerust met lcd-touchscreens, voorgeïnstalleerde standaard testniveaus en ondersteunen stapsgewijze spanningsaanpassing. Ze worden geleverd met CNAS ISO17025-kalibratiecertificaten om te voldoen aan de eisen voor traceerbaarheid in laboratoria. Voor het testen van niet-afgeschermde communicatie- en besturingslijnen kunnen gebruikers de koppelings- en ontkoppelingsnetwerken van de CDN61000-18S-serie combineren om de testfuncties voor lijn-naar-aarde- en lijn-naar-lijn-koppeling uit te breiden.

4. Toepassingsscenario's en testprocedures
4.1 Belangrijkste toepassingsscenario's
De gedempte oscillatiegolfimmuniteitstester wordt gebruikt in drie belangrijke sectoren: elektriciteitsnetten, duurzame energie en industriële automatisering. In de energiesector voert de tester fabrieksinspecties uit van primaire en secundaire apparatuur voor hoog- en middenspanningsonderstations. In de duurzame energiesector voert de tester immuniteitstesten uit op combinerkasten en energieopslagomvormers van fotovoltaïsche en windenergiecentrales. In de industrie wordt de EMC-acceptatietest uitgevoerd op stroomdistributieapparatuur en automatische schakelkasten in fabrieken. Daarnaast is de tester een essentieel testinstrument voor CE-certificering en de Chinese verplichte certificering (3C), en is deze vereist voor producten die naar de EU worden geëxporteerd en voor toegang tot de binnenlandse markt.

4.2 Basis testprocedures
• Apparatuurselectie: Selecteer het juiste model op basis van de gebruiksomgeving van de te testen apparatuur. Kies het langzame model voor primaire onderstationapparatuur en het snelle model voor secundaire meet- en regelapparatuur en apparatuur voor nieuwe energiebronnen.
• Circuitverbinding: Sluit de te testen apparatuur aan op het ingebouwde koppelings-/ontkoppelingsnetwerk van het instrument; gebruik externe, specifieke CDN-modules voor signaallijntests.
• Parameterinstellingen: Configureer de oscillatiefrequentie, uitgangsspanning, herhalingsfrequentie, pulspolariteit en andere parameters in overeenstemming met de relevante normen of productspecificaties.
• Belastingstest: Start het instrument om gedempte oscillerende golven uit te zenden, pas continu interferentie toe en observeer de werkingsstatus van de te testen apparatuur.
• Resultaatbeoordeling: Het testresultaat is goedgekeurd als de apparatuur normaal functioneert zonder storingen, defecten of prestatievermindering onder invloed van storingen.

5. Conclusie
Gebruikmakend van het kernprincipe van het voorladen van condensatoren en een RLC-resonantiekring, Gedempte oscillerende golfimmuniteitstester Het instrument reproduceert nauwkeurig typische voorbijgaande interferentiegolfvormen, waaronder schakelhandelingen in energiesystemen en elektromagnetische pulsen op grote hoogte, waardoor het een onmisbaar testinstrument is op het gebied van elektromagnetische compatibiliteit. LISUN DOW61000-18 De serie gedempte oscillatiegolfimmuniteitstesters voldoet strikt aan de gangbare nationale en internationale normen. Dankzij de indeling in langzame en snelle modellen, de vele instelbare parameters en de uitbreidbare configuraties, dekt de tester de testbehoeften van alle soorten elektrische apparatuur.

Tegen de achtergrond van de voortdurende ontwikkeling van nieuwe energiesystemen wordt de elektromagnetische omgeving van elektriciteitsnetten complexer, waardoor er hogere eisen worden gesteld aan de transiënte anti-interferentieprestaties van elektrische apparatuur. De brede toepassing van de gedempte oscillatiegolfimmuniteitstester maakt het mogelijk om de EMC-prestaties van producten te controleren, van R&D en productie tot testen. Dit vermindert effectief het aantal storingen op locatie en zorgt voor een veilige en stabiele werking van elektriciteitsnetten, energiecentrales en industriële systemen. In de toekomst, met de voortdurende actualisering van elektromagnetische compatibiliteitsnormen, zullen dergelijke testers steeds verder worden verbeterd, met hogere frequenties, grotere uitgangsspanningen en intelligente testmogelijkheden.