共模扼流圈饱和效应分析及动态电感计算

研究了差模电流激励下的共模扼流圈磁饱和效应.建立了共模扼流圈的有限元分析模型.共模扼流圈三维磁场分布的仿真计算结果显示,磁芯中差模电流激励的磁通并没有完全抵消,仍有少量漏磁存在.这些漏磁增加了磁芯的磁通密度,并导致磁芯部分饱和.为得到共模扼流圈在磁芯部分饱和情况下的共模电感值,借助有限元数值分析,给出了求取共模扼流圈动态电感的计算方法.最后设计了测量差模电流激励下共模扼流圈动态饱和电感的实验,仿真计算与实验测量结果吻合较好,表明所提出的共模扼流圈动态电感的计算方法是有效的.     

基于有限元分析的共模扼流圈漏感计算研究

共模扼流圈是EMI滤波器中重要的磁元件,其漏感能够作为差模电感衰减差模噪声,但当漏感较小时,无法满足差模噪声的衰减要求,漏感太大容易造成磁心的饱和,故共模扼流圈的漏感是一个需要优化的参数,应对其漏感值进行预测计算。本文基于有限元分析,对不同尺寸、不同绕组夹角的共模扼流圈的漏感进行3-D仿真,基于漏感的仿真结果与尺寸、绕组夹角间的关系,推导一种计算共模扼流圈漏感的数学模型。通过对样品测量,结果验证了数学模型的正确性。     

寄生参数效应的共模扼流圈集中参数建模

为分析传导EMI用共模扼流圈寄生参数的效应和预测EMI滤波器的高频特征,需要建立其寄生参数的模型,为此提出了基于阻抗测量实现共模扼流圈集中参数的建模方法,模型包括共模电感、漏感、绕组寄生电容等参数。基于阻抗测量,阐述求解寄生电容的基本原理;运用电路等效原理,将磁心的损耗等效为电阻的损耗,经适当简化,该电阻仅是频率的函数,将非线性的磁心损耗用一个与频率有关的电阻元件来等效,适合于电路的设计和仿真。最后通过样品实验,用所提出的方法建立了共模扼流圈的高频模型。     

计及寄生参数效应的铁氧体共模扼流圈二端口网络的建立

共模扼流圈的寄生参数在高频时对滤波器的性能有重要影响,准确建立其对应的差模和共模二端口模型对设计电磁兼容滤波器以及改善其性能具有重要意义。对差模电路,通过建立静电场模型并计算匝间部分电容可得到等效寄生电容,进而获得二端口内各支路的电容参数;测量其谐振频率,可得到差模漏电感。对共模电路,通过建立时谐磁场模型,采用类比有限元法可求解磁心等效电感和电阻;测量其谐振频率,可得到考虑环境因素后的寄生电容。测量扼流圈二端口在输入、输出匹配状态下的散射参数,间接得到滤波器差、共模电路对应的二端口网络各支路的阻抗或导纳。散射参数法的测试与"谐振频率+有限元法"建立的阻抗取得较好的一致,说明模型的准确性和测试方法的合理性。     

SQ扁线共模电感未能应用在变频冰箱的原因分析及解决方案提出

SQ扁线共模电感在电视等黑色家电上应用很普遍,这种电感有生产自动化程度高、一致性好、高频干扰抑制效果好等优点,但一直未用到变频冰箱产品上.当变频冰箱使用与常用的环形共模电感的外形尺寸和感值相当的SQ扁线共模电感时出现电感失效,致使骚扰电压低频段异常高,分析SQ扁线共模电感失效的原因是电感出现了饱和,由于SQ共模电感具有较小的磁芯截面积、较大的漏感,以及相较于电视等黑色家电,变频冰箱具有较大的峰值工作电流、较大的变频载波泄漏电流,所以SQ扁线共模电感在共模电流和差模电流共同作用下就容易出现饱和而失效.故提出用通过增大磁芯面积、减少绕线匝数的方法来减小磁芯中的磁密而避免磁芯出现饱和失效,使SQ扁线共模电感能够应用在变频冰箱产品上.     

基于阻抗测量的共模扼流圈高频建模

共模扼流圈是EMI滤波器的核心元件,它的高频特征极大地影响了EMI滤波器抑制传导EMI噪声的性能,有必要建立共模扼流圈的高频模型,以便更准确地评估和预测EMI滤波器的性能.本文提出了基于150kHz～30MHz频率范围内的阻抗测量实现的共模扼流圈高频建模方法,并通过一个实例给出了它的高频集总参数模型,该模型包括了共模电感、差模电感、寄生绕组电容和等效的损耗阻抗等参数.最后通过比较共模扼流圈插入损耗的测量结果和仿真结果,证实了本文所提出的共模扼流圈高频建模方法.     

集成EMI滤波器原理与设计

利用柔性多层带材,提出了一种Electromagnetic Interference(EMI)滤波器的集成结构。该结构单独设计了差模绕组,并将滤波器中所有无源元件都集成在同一磁心中。文章通过建立集成滤波器的分布模型,从差、共模电流分布和磁路的角度,分别阐述了差、共模电感的集成原理,并给出了计算公式和集成结构的设计要点。实验部分比较了在不同差模电感下,差模插入损耗特性和EMI测试结果。实验表明,集成滤波器比分立滤波器体积更小,高频特性改善显著。     

不同耦合系数下的交错并联电流连续模式Boost功率因数校正变换器的传导电磁干扰

分析采用耦合电感的交错并联Boost功率因数校正变换器工作于电感电流连续模式时,耦合系数的变化对传导电磁干扰(EMI)的影响。将变换器中两开关管的漏源极电压作为传导干扰噪声源,分析变换器的共模噪声和差模噪声的传输路径,并且推导出噪声传输路径的等效电路。讨论传导噪声源在工频周期里不同谐波频率点的幅值变化,给出噪声源随频率变化的趋势,继而得到变换器在不同耦合系数下共模干扰和差模干扰的频谱图。在确定的耦合电感磁心的情况下,设计滤波器时,为了使功率密度最大化,推导出变换器的临界耦合系数。最后通过实际测试验证了理论分析的正确性。     

环形平面EMI滤波器差模电感的提取与实现

平面EMI滤波器是电力电子系统小型化、模块化和集成化的一条有效途径,其差模电感是由两个具有对称结构的共模电感产生的漏感实现。作为抑制EMI差模传导干扰噪声的重要部件,差模电感必须得到精确计算和设计。本文求解了应用于环形平面EMI滤波器中共模电感之间漏感计算的解析表达式,建立了漏感提取的数值计算模型,并通过计算与测量结果将两种方法进行了比较。在此基础上,分析了共模电感绕组主要结构尺寸对漏感值的影响,总结了设计中调整漏感值的途径。本文实现了该类漏感结构,实验结果说明建立的数值模型的精确性,调整漏感值措施的可行性,为平面滤波器差模电感的实现提供有益指导。     

变流器的磁场耦合对差模干扰影响的实验研究

研究了滤波器与主电路的杂散磁场耦合对功率变流器差模干扰的影响.以带有C-L滤波器的Boost PFC电路为研究对象,从整个滤波器、滤波器中的滤波电感、电容三方面分析了该电路的滤波器与主电路的近场耦合,进而通过改变滤波器与主电路的布局来测试不同情况下的电磁干扰(EMI).实验测试结果表明:滤波器与主电路的近场耦合对功率变流器的共模干扰影响不大,主要影响差模干扰,同时滤波电容与主电路的电感耦合主要影响差模干扰的高频段,而滤波器中共模扼流圈与主电路的电感耦合则主要影响差模干扰的低频段.     

一种用于差、共模噪声抑制的平面EMI扼流圈

扼流圈是组成EMI滤波器的核心元件,其集成化的设计对滤波器小型化、高功率密度化有重要影响。针对以往扼流圈元件多、集成效果差,本文提出一种新结构的平面磁集成扼流圈,分析了其在差、共模电流下磁通耦合方式,说明了差、共模电感形成原理,并得到了等效电路;对比分立元件构成的扼流圈,说明了其在电感特性和阻抗对称性能方面的优势。S参数法测量滤波器插入增益的原理得到了阐述,实验验证了新结构集成扼流圈的有效性和优越性。     

考虑触簧寄生参数的继电器电弧传导发射研究

提出了考虑触簧寄生电感、触簧之间以及触簧与外壳之间寄生电容的触簧组电磁兼容模型,在此基础上建立了电弧传导发射共模与差模仿真电路模型,给出了共模与差模干扰的传导路径.以一组银转换触点组为例,提取分布电感、电容参数,仿真了切断5A直流的阻性负载下电弧对外发射的共模与差模电压在0.01～10MHz的幅频谱,其差模干扰发射电平在某些频率点超出了国军标规定的发射限值,应用中需采取抑制手段.     

基于跑道形磁芯共差模电感在电源中的应用

计算机的开关电源需要使用共模电感来抑制共模的电磁干扰,同时需要考虑对差模的电磁干扰抑制,为了获得良好的干扰抑制效果,需要设置两级或两级以上滤波电路,这必然带来开关电源电路成本,降低电源的功率密度。提出一种采用纳米非晶跑道形磁芯共差模电感器,以常用500 W PC电源,只用一级共模滤波器就能满足电磁兼容(EMC)要求。     

开关电源滤波器设计及性能仿真研究

介绍了开关电源传导噪声的产生原因和消除方法,分析并仿真了开关电源滤波器的主要部件共模扼流圈、共模噪声滤波器和差模噪声滤波器的电路结构及其滤波特性,仿真研究了开关电源滤波器对共模噪声和差模噪声的传输特性,研究结果表明电源滤波器对共模噪声信号具有较好的抑制能力,对高于设计频率的差模噪声信号,频率越高滤波效果越好。     

共模及共模/差模一体化滤波电感磁饱和问题

基于滤波电感的工作原理,推导出电桥测出的漏电感与漏磁通的对应关系,并通过实例计算分析了漏电感导致滤波电感发生了磁饱和.介绍了几种共模/差模一体化滤波电感的磁芯设计方案,并着重介绍了VOGT公司的RK系列共模/差模一体磁芯.最后以常用的EE型磁芯为例,将线圈绕在两个边柱上,中柱开有适度的气隙,即可制成一款简单实用的共模/...     

变频空调传导干扰简化建模

本文分析并提出了一种变频空调传导干扰简化建模方法。此方法在确定复合传导干扰模型拓扑的基础上,对干扰的差模及共模信号进行分离,分别确定差模传导干扰模型与共模传导干扰模型。并通过加入检测负载的方法计算出分离模型的内阻。由于模型及内阻的计算都需要差模信号与共模信号进行分离,本文介绍了所采用的信号分离方案。此模型在1匹变频空调系统的EMC实验中进行了验证,实验结果证明了此简化模型的有效性。     

基于电流噪声源模型的EMI滤波器设计

在阐述了三相变流器电磁干扰特点的基础上,提出了一种新的EMI滤波器的设计方法。分析了三相变流器的共模、差模干扰回路,建立了插入滤波器后三相共模、差模等效模型。考虑了阻抗失配条件下对滤波器设计的影响,根据测得传导干扰所需衰减量,确定滤波元件参数选取。该方法以电流源为噪声模型,绕过了源阻抗估算这一难点,简化了设计难度,仿真结果表明了该设计方法的有效性和实用性。     

基于四桥臂共模抑制的逆变器矢量调制策略

此处详细分析了三相三桥臂逆变器共模电压的产生机理,指出了通过构建第4桥臂形成的三相四桥臂拓扑结构在共模干扰抑制方面的有效性;给出了基于第4桥臂共模干扰抵消的三相逆变器脉宽调制(PWM)策略及其开关函数计算方法,并将其应用于电感电流的谐波特性分析计算。最后通过构建额定容量为26 kVA的三相三桥臂/四桥臂逆变原理样机实验证明了上述理论分析对于共模电压抑制及电感电流谐波计算的正确性。     

环形“感容”单元的三参数集成滤波器模块及其在开关电源中的应用

"电感"和"电容"的模块(简称"LC单元")是组成EMI滤波器的核心元件,采用不同的连接方式可实现不同的参数集成。本文提出一种新型连接方式的LC单元,实现了共模电感、差模电感和差模电容的三参数集成。当通入共模(CM)电流时,由于上下线圈完全对称,对应线匝电位分布相同,则电容效应可忽略,LC单元可等效为两个平绕线圈;当通入差模(DM)电流时,单位电感的感应电动势相互抵消为零,电感效应消失,LC单元等效为一个电容。本文在分析其耦合方式的基础上,给出了差、共模电流作用下的等效电路,并采用错位过孔连接技术完成EMI滤波器的连接,最终将其运用于小功率电源PFC电路中,通过实验验证其有效性和优越性。     

电动汽车用IGBT及逆变器的电磁兼容性分析

为了抑制电动汽车中的电磁干扰,提高整车的稳定性和安全性,建立了包含杂散参数的绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)和三相电压型脉宽调制(PWM)逆变器的等效电路模型,计算得到了IGBT对周边设备的干扰传播增益;并通过仿真和实车实验分析了电动汽车用逆变器差模电压和共模电流干扰的时域、频域特征以及IGBT开关过程、PWM控制策略和干扰传播路径阻抗对干扰特性的影响。得出如下结论:逆变器的差模干扰主要是由IGBT开关过程和PWM控制策略所决定;逆变器的共模干扰本质上是由三相PWM脉冲之和不为0所引起,并且更多的受干扰传播路径阻抗特性的影响。上述模型和结论为整车电磁兼容性分析和干扰抑制打下了良好的基础。