电磁脉冲防护器转让专利
申请号 : CN201610652501.7
文献号 : CN106099885A
文献日 : 2016-11-09
发明人 : 徐晖
申请人 : 徐晖
摘要 :
权利要求 :
1.一种电磁脉冲防护器,包括低频防护单元和连接于低频防护单元输出端的中高频防护单元;低频防护单元包括避雷器、延时电感和压敏电阻,延时电感延长电磁脉冲作用时间,避雷器和压敏电阻吸收电磁脉冲低频能量;中高频防护单元包括LC谐振电路、滤波电感和馈通滤波器,LC谐振电路吸收电磁脉冲中频能量,滤波电感吸收电磁脉冲中频和高频能量,馈通滤波器吸收电磁脉冲高频能量。
2.如权利要求1所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述电磁脉冲防护器还包括射频屏蔽层,射频屏蔽层用于密封中高频防护单元辐射的射频电磁波。
3.如权利要求2所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述馈通滤波器包括第一馈通滤波器和第二馈通滤波器,第一馈通滤波器和第二馈通滤波器设于射频屏蔽层上,中高频防护单元的其他部分设于射频屏蔽层内,电磁脉冲从第一馈通滤波器进入中高频防护单元,再由第二馈通滤波器输出。
4.如权利要求3所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述延时电感、第一馈通滤波器、滤波电感、第二馈通滤波器依次串联。
5.如权利要求4所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述避雷器一端连接于延时电感前端,另一端接地;所述压敏电阻一端连接于延时电感和第一馈通滤波器之间,压敏电阻另一端接地。
6.如权利要求4所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述LC谐振电路为LC串联谐振电路,其一端连接于馈通滤波器和滤波电感之间,另一端接地。
7.如权利要求4所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述中高频防护单元还包括并联的滤波电容和电阻,所述滤波电感包括至少两个串联的滤波电感,滤波电容和电阻的一端连接于任意两个串联的滤波电感之间,滤波电容和电阻的另一端接地。
8.如权利要求4所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述延时电感配置有第一耦合电感,第一耦合电感用于分担延时电感的磁通量。
9.如权利要求7所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述串联的滤波电感中,至少一个滤波电感配置有第二耦合电感,第二耦合电感用于分担磁通量。
10.如权利要求2所述的电磁脉冲防护器,其特征在于:所述馈通滤波器包括第一馈通滤波器,第一馈通滤波器设于射频屏蔽层上,中高频防护单元的其他部分设于射频屏蔽层内,电磁脉冲通过第一馈通滤波器进入射频屏蔽层和中高频防护单元。
说明书 :
电磁脉冲防护器
技术领域
背景技术
特点。
器,由于电磁脉冲的速度远远高于避雷器的反应速度(雷击脉冲速度为us等级,电磁脉冲速
度是雷击脉冲速度的1000倍),避雷器也无法及时反应并作出防护动作,这使得后端的用电
线路和设备直接面对高强度电磁脉冲的冲击,系统过载受损的风险极高。
问题,而且还同时产生高频、高强度的电磁干扰问题,在这种冲击下,系统不仅面对过流风
险,还要解决系统敏感设备的电磁干扰防护问题。
脉冲,未经保护的电力、通信、控制、侦测系统受到辐射后,将可能发生失效甚至无法恢复。
国外,尤其是美国最近几年对电磁脉冲防护尤其重视,制订了相关防护标准,以确保军用设
施、通信系统、电力系统等国家安全和民生领域的设备在面对电磁脉冲攻击下的可靠性。
器以达到抑制雷击的目的,只有一些特殊的敏感设备,才配置电磁兼容滤波器以增加防止
高频干扰的功能。但面对电磁脉冲,避雷器会有反应速度过慢的问题,而电磁兼容滤波器无
法承载瞬态高能量,更无法解决全频段高能量滤波的问题。
发明内容
电阻,延时电感延长电磁脉冲作用时间,避雷器和压敏电阻吸收电磁脉冲低频能量;中高频
防护单元包括LC谐振电路、滤波电感和馈通滤波器,LC谐振电路吸收电磁脉冲中频能量,滤
波电感吸收电磁脉冲中频和高频能量,馈通滤波器吸收电磁脉冲高频能量。
的其他部分设于射频屏蔽层内,电磁脉冲从第一馈通滤波器进入中高频防护单元,再由第
二馈通滤波器输出。
接地。
任意两个串联的滤波电感之间,滤波电容和电阻的另一端接地。
脉冲通过第一馈通滤波器进入射频屏蔽层和中高频防护单元。
振旁路、电容旁路等方式过滤脉冲中高频能量,并设置射频屏蔽区抑制射频辐射干扰,将脉
冲电流衰减到被保护设备的正常工作范围,且可防护的电磁脉冲强度高,可防护脉冲的瞬
态作用时间短,能够适应脉冲的覆盖频率宽。此外,本发明同时兼有防雷和电磁兼容滤波器
的功能,能够替代防雷设备和电磁兼容设备,实现了设备的小型化和集成化。
附图说明
具体实施方式
仅仅是为了解释本发明,并不是为了限定本发明。
电阻30,延时电感20延长电磁脉冲作用时间,避雷器10和压敏电阻30吸收电磁脉冲低频能
量;中高频防护单元200包括LC谐振电路、滤波电感和馈通滤波器,LC谐振电路吸收电磁脉
冲中频能量,滤波电感吸收电磁脉冲中频和高频能量,馈通滤波器吸收电磁脉冲高频能量。
用具有高饱和特性的磁性材料和工艺设计,以适应过大饱和电流的情况。为了保证延时电
感20在不同的应用场合中,特别是超高电流的情况下稳定工作,同时能兼顾设备小型化的
要求,可以根据具体的防护要求,在磁通路上设置与延时电感20并联的耦合电感。耦合电感
连接电阻以分担延时电感20的磁通量,降低延时电感20工作时的磁通密度。耦合电感的参
数特性可以根据不同的应用场合进行选择和配置,以最大化饱和性能,例如可以配置合适
的耦合电感以满足5kA峰值的冲击电流、ns级的脉冲速度的需求。
出端。第一馈通滤波器40和第二馈通滤波器42可以吸收电磁脉冲的一部分高频和射频能
量,降低电磁脉冲防护器输入输出的耦合风险。
很好的高频特性,能够稳定工作在1MHz,有效实现衰减冲击电流的目的。第一滤波电感60和
第二滤波电感90主要吸收电磁脉冲一部分中频和高频(至5MHz)能量。根据具体的防护要
求,第二滤波电感90可以配置耦合电感,第二滤波电感90的耦合电感的作用与延时电感20
的耦合电感相同,此处不赘述。需要说明的是,根据具体的防护要求,第二滤波电感90后还
可以串联若干滤波电感,以扩大滤波范围、增强滤波效果。
中,以防止射频电磁波对外界敏感设备造成干扰。第一馈通滤波器40和第二馈通滤波器42
设于射频屏蔽壳上,中高频防护单元200的其他部分设于射频屏蔽壳内部。需要说明的是,
根据具体的防护要求,也可以在射频屏蔽壳上仅设置第一馈通滤波器40,而不设置第二馈
通滤波器42。
300发挥屏蔽作用、抑制外来射频干扰。
状态。避雷器10将脉冲的一部分低频能量旁路。延时电感20延长剩余脉冲波形的上升沿,使
得压敏电阻30有足够的时间将脉冲的大部分低频能量(10kHz以下)吸收掉。脉冲中剩余的
中频和高频能量进入中高频防护单元200,第一馈通滤波器40将一部分高频和射频能量吸
收,LC串联谐振电路50和滤波电容70将10kHz-100kHz的中频能量旁路,第一滤波电感60和
第二滤波电感90将另一部分中频和高频(至5MHz)能量吸收,第二馈通滤波器42将脉冲中最
后的高频和射频分量吸收(未设置第二馈通滤波器42时,脉冲剩余能量直接输出)。最后,从
电磁脉冲防护器输出而进入被保护设备的残余电流达到小于目标值(例如10A)的目的。
流的要求。高插入损耗,例如频率大于10kHz时,插入损耗大于100dB。低输出残余电流,例如输出残余电流小于1A。电磁脉冲防护器可防护的脉冲电流最大达到20kA,可防护脉冲电流
的瞬态作用时间达到ns等级。
高频阶段配合采用滤波吸收、谐振旁路、电容旁路等方式过滤脉冲中高频能量,并设置射频
屏蔽区300抑制射频辐射干扰,将脉冲电流衰减到被保护设备的正常工作范围,且可防护的
电磁脉冲强度高(达到20kA),可防护脉冲的瞬态作用时间短(达到ns等级),能够适应脉冲
的覆盖频率宽(达到射频等级)。此外,本发明同时兼有防雷和电磁兼容滤波器的功能,能够
替代防雷设备和电磁兼容设备,实现了设备的小型化和集成化。
发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语
只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。