Verkkosuodattimien taajuusvasteen analysointi ja mittaus

Abstract

Lopputyössä tutustuttiin sähköverkossa käytettävään kommunikaatioon eli Power Line Communication (PLC) -tekniikkaan. Tavoitteena oli myös ymmärtää EMC-vaatimuksia 3-148,5kHz taajuusalueella.

Työssä tutustuttiin kahden erilaisen suodattimen spesifikaatioihin ja arvioitiin niiden soveltuvuutta PLC-suodattimeksi. Työssä pohdittiin ja kokeiltiin erilaisia ratkaisuja, miten mitata laite tai suodatin sen omissa käyttöolosuhteissa, jotka ovat eri kuin suunnittelussa. Useimmat mittalaitteet ovat rakennettu toimivaksi 50Ω:n ympäristössä, myös simulointityökaluja käytetään usein 50Ω:lla.

Mittaustulosten varmentamiseksi Bajog-suodatin simuloitiin mahdollisimman todenmukaisilla arvoilla. Simuloinnissa käytettävät komponenttiarvot laskettiin suodattimen rakenteen sekä resonanssipisteen taajuuden ja impedanssin perusteella. Simulointien ja mittausten avulla huomattiin impedanssien massiivinen vaikutus suodattimen suodatuskykyyn. Schaffnerin spesifikaatiossa oli saatavissa mittaustuloksia eri impedansseilla. Schaffner-suodattimen vertailumittausten perusteella voitiin verifioida Bajogin mittaukset.

Työssä selvitettiin Bajog-suodattimen olevan suunniteltu PLC suodattimeksi, mutta mittauksilla todettiin Bajog-suodattimen resonanssipisteen väärä taajuus Suomen olosuhteisiin. Työn lopussa saatiin Bajog:lta uusi Suomi suodatin, nyt suodattimen resonanssipiste on pyydetyllä taajuudella.

In this thesis work we get familiarized with Power Line Communication (PLC) technic. Main issue is also Electromagnetic compatibility (EMC) requirements and standards in frequencies between 3-148,5Khz.

Caruna have chosen two different kind of filters to filter PLC interferences. In the work filters are compared with specification and target is to understand are these filters suitable to PLC filtering.

Filters engineering work and design have been done in 50Ω environment. Most of the measuring devices and simulation tools have been done to work in 50Ω environment. How to measure filters in it’s working environment, which are different than it’s design environment.

Bajog filter have also been simulated to make sure that measurements have been done correctly. Components which have been used in simulation have been selected according resonance frequency, impedance and filters structure. Bajog filter’s exact component values are not known. In Schaffner’s specification there are measurement’s results with different impedance level. Schaffner filter is also measured same way than Bajog to verify measurements results against specification.

Measurement results and filter’s behavior in different impedance level have been shown in this work with Excel table. With those tables can see impedance levels massive effect to filters attenuation. Different impedance level can even cause voltage kick.

One year later Bajog manufactured new Finland filter with correct resonance point. Resonance point is exactly same what have been specified to Bajog. Also because of this work filter’s wrong resonance point was noticed.