LISN-keinoverkko

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsittelee keinoverkon suunnittelua, rakentamista, testausta ja toimintaa ja näihin liittyvää teoria- ja standarditietoa. Keinoverkko rakennettiin MSc Elec-tronics Oy:lle, sillä yritys tarvitsi kaupallista keinoverkkoa monipuolisemman keinoverkon. Kaupalliset keinoverkot ovat usein yksivaiheisia eivätkä kestä tarpeeksi suuria virtoja. Yrityksen tarkoituksena on käyttää keinoverkkoa alustaviin johtuvien häiriöiden mittauksiin rakentamilleen- ja suunnitteilla oleville tehoelektroniikkalaitteille.

Keinoverkko toimii sähköverkon ja testattavana olevan laitteen välissä. Keinoverkko tuottaa testattavalle laitteelle stabiilin 50Ω impedanssin. Se myös estää sähköverkon häiriöiden pääsyn mittalaitteelle ja näin saadaan spektrianalysaattorilla mitattua vain testattavan laitteen aiheuttamat johtuvat häiriöt.

Keinoverkon toimintavarmuus ja turvallisuus testattiin ennen laitteen käyttöä. Keinoverkolle tehtiin useita referenssimittauksia, joissa verrattiin aina saman testilaitteen tuottamia häiriöitä eri keinoverkoilla. Mittauksia tehtiin Tampereen ammattikorkeakoulun suurjännitelaboratoriossa, sekä yrityksen testaustiloissa. Samasta testattavasta laitteesta löytyi myös aiempaa mittausdataa, standardin mukaisella mittausmenetelmällä. Kaikkia tuloksia verrattiin keskenään. Turvallisuus varmistettiin tutkimalla maadoituksen jatkuvuus, lämpömittaus suurella kuormituksella sekä läpilyöntilujuus.

Keinoverkko toimii erittäin hyvin ja riittävällä tarkkuudella alustaviin johtuvien häiriöiden mittauksiin. Mittalaitteen ominaisuudet ovat vähäiset ja käyttöliittymä on epävakaa. Yrityksen tarkoituksena onkin hankkia monipuolisempi mittalaite.

The purpose of the thesis was to design, build and test line impedance stabilization network (LISN). The study also focused on LISN functions. The LISN was built for MSc Electronics Oy. The company needed a LISN with better features than of commercial LISN. Commercial LISNs are usually only single phase networks and they lack the capability for high current. The LISN is used for preliminary testing at products development stage. It is used for testing power electronic devices that conduct emissions. Conducted emissions must be below international standards limits.

The purpose of LISN is to connect the equipment under test (EUT) to a measuring device. LISN provides stable input impedance (50Ω) for EUT. Power electronic devices causes’ noise to the input, which in this case is LISN. With LISN attached, we can measure conducted emissions according to standard. One of line impedance stabilization networks function is to filter incoming noise from a power grid. With these noises filtered, the measurement shows only emissions, produced by EUT.

There are international standards which defines products electromagnetic compatibility (EMC). All products must meet these standards. The product must work properly in the environment, it has been designed for. Devices must work properly under electromagnetic interference (EMI) not to mention those disturbance noises that device produces. These interference levels can only be measured with appropriate LISN.

The most important target was to make it safe for user and get the functions needed with preliminary conducted emissions measurements. The LISN works very well and its accuracy is sufficient for preliminary measurements. The measuring device has a lack of features needed, for example its frequency range is too narrow. The user interface is also unstable. The purpose is to get a measuring device with more functions as soon as possible.