基于“负参数”理论的EMI滤波器寄生参数的双重消除

EMI滤波器是抑制传导电磁干扰的有效器件,但分立元件的自有寄生参数对其高频段性能有重要影响。本文利用两个同侧耦合电感器等效出"负电感"和在电感器中心处连接电容器等效出"负电容"的方法,消除滤波器中的寄生电感和寄生电容。为有效控制二次寄生参数对消除效果的影响,设计了一种新型平面"消除器"和双线并绕串联结构的电感器,其中前者为上、下交错排列的PCB导线构成的圆形线圈,采用3D有限元法计算了两交错线圈的互感,为设计该类消除器提供了一种数值计算方法;后者通过高耦合度的线圈中间节点与地之间接一4倍于寄生电容的电容器,可有效消除电感器的一次及二次寄生电容。将此类具有消除器的元件应用于EMI共模滤波器,以此消除对应的寄生参数,实验表明滤波器的高频性能得到了明显改善。     

利用耦合电感改善EMI电源滤波器高频幅频特性的研究

高频开关电源的传导性电磁干扰EMI（ElectroMagnetic Interference）是电力电子装置应用的主要障碍之一,EMI电源滤波器能有效抑制其干扰传导。在高频状态下．EMI电源滤波器的电容器和电感器所带有的等效寄生参数会影响EMI高频性能,基于此提出了利用高频元器件的等效寄生参数间的互感耦合改善滤波器高频性能的措施,考虑了差模电感与电容器的寄生串联电感之间存在互感耦合以及2个串联支路的串联电感之间存在耦合电感2种情况。在分析带有寄生参数的差模等效电路的基础上,进行了仿真研究。结果表明,利用寄生参数的互感耦合使得EMI电源滤波器的高频性能有所改善。     

双线并绕串联结构电感器寄生电容的消除

电感器是滤波器的重要组成部分,其寄生电容对其高频滤波性能有重要影响。本文介绍了一种双线并绕串联结构的电感器,在其中心抽头处接入一个合适电容器可消除寄生电容,该结构较高的耦合系数保证了高频段寄生电容消除的效果。本文简述了滤波器插入损耗的测试原理及电感器的高频模型,分析了电感器寄生电容的消除原理,对比两种绕线结构电感器的耦合系数,通过实验证实了双线并绕串联结构的电感器寄生电容的消除效果更佳。最后将此结构的电感器应用于LC滤波器中,实验表明滤波器的高频滤波性能得到了明显改善。     

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。     

考虑寄生电容的半桥LLC谐振变换器参数优化设计

含变压器的隔离型变换器易受到寄生电容的影响,降低系统运行的稳定性。针对LLC谐振变换器,建立含变压器寄生参数的等效电路模型,推导电压增益公式。对比无寄生参数和含寄生参数的电压增益曲线,分析寄生电容对选取电感比及其品质因数所产生的影响。在设计参数时考虑寄生电容的影响,分析开关管实现ZVS的条件,推导电感比的计算方法以及品质因数的取值范围。优化设计电感比、品质因数,进而优化各谐振参数。搭建实验样机,验证该优化方法的正确性和可行性。     

CVT耦合电容器残余电感形成机理分析及降低方法研究

耦合电容器在电力系统高频保护、电压测量以及过电压抑制中起着重要作用。但受构成元件及制造工艺所限,其不可避免地存在残余电感,进而影响到其高频性能。本文研究了残余电感的形成机理,设计了三种具有不同引线片结构的耦合电容器,利用阻抗分析仪对其残余电感进行测量和对比分析。分析与测量结果表明:引线片是耦合电容器残余电感的重要组成部分,残余电感的大小与引线片尺寸密切相关,引线片越宽、残余电感越小。研究结果可用于改进耦合电容器的设计以提高其高频性能。     

应用于平面EMI滤波器集成LC元件寄生电容的提取

为有效预估和分析平面EMI滤波器的高频特性,必须考虑平面电感的寄生电容对滤波器高频性能的影响.本文分别建立了应用于平面EMI滤波器集成LC元件的2D和3D有限元静电场模型来计算各匝间的寄生电容,由此得到PCB导线组成的多匝平面绕组的集总参数模型,进一步得到平面绕组的等效并联电容.讨论了介电常数对匝间电容的影响,并分析了...     

三种测量脉冲电容器分布电感方法的比较

理论上计算电容器的分布电感是十分困难的,用实验方法进行测量显得转别重要。本文对脉冲电容器分布电感的三种测量方法,即短路放电法、高频Q表法、二次谐振法进行了实验对比和分析。     

换流回路的寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响

为有效评估换流回路的寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响,首先建立了考虑换流回路寄生参数的完整的碳化硅MOSFET开关暂态电路模型,该模型考虑了换流回路负载电感的寄生电容,并将换流回路的寄生电感分为二极管支路电感和其他串联电感两部分,基于所建立的模型分析了器件的开关特性。然后搭建了碳化硅MOSFET动态特性测试平台并提取了对应的等效电路计算模型,通过解析与计算模型的结合分析了换流回路各部分寄生参数对碳化硅MOSFET开关特性的影响。最后通过实验验证了分析结果的正确性。结果表明,在考虑负载电感寄生电容的情况下,换流回路中二极管支路电感与其他串联部分电感对碳化硅MOSFET开关特性的影响不同,且二极管支路电感对关断电压过冲的影响更大。在此基础上,针对电压过冲与绝缘击穿问题,对高压碳化硅MOSFET动态特性测试平台的布局优化与寄生参数设计提出建议。     

计及寄生电感的SiC MOSFET三相全桥损耗

忽略开关过程中寄生电感的变化对开关损耗的影响和导通过程中占空比变化对导通损耗的影响会降低三相全桥逆变器的损耗计算精度。为解决上述问题,提出了一种考虑寄生电容和寄生电感的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)物理模型,通过曲线拟合、分段取值法和振荡法获得寄生电容和寄生电感,分析了寄生电感对开关损耗的影响,推导出在空间矢量脉宽调制(SVPWM)下的平均导通损耗公式,得到三相全桥损耗。最后,通过对比开关损耗计算结果和PSpice仿真结果,验证了寄生电感的变化对开关损耗的影响;同时在基于SiC MOSFET的永磁同步电机控制系统上进行实验,验证了基于SiC MOSFET物理模型的损耗计算方法能提高逆变器的损耗计算精度。     

灵敏度分析应用于三相逆变器共模传导干扰研究

采用灵敏度分析法计算了三相PWM逆变器系统不同位置上寄生电容对共模传导干扰的灵敏度.研究表明逆变器输入侧的直流电缆的高频寄生参数对传导干扰的影响很小,而逆变器散热片对地的寄生电容、交流电缆对地的寄生电容、电机绕组对机壳的寄生电容对共模传导干扰的影响很大,在高频段更为明显.该结论有助于电力电子装置传导干扰分析中传播途径的确定,对于传导干扰研究中寄生参数的处理有一定的指导意义.     

电容式传感器寄生电容的抑制

为了抑制电子线路的杂散电容以及传感器内极板与其周围导体构成的所谓"寄生电容",提高传感器的灵敏度,克服这些电容(如电缆电容)随机变化,改善仪器工作稳定性,保证测量精度,通过对电缆的选择、安装及接法的改善,提出了一种新的电荷传送抑制消除测量电路,该电路可有效抑制或消除"寄生电容",实验结果比较满意.从而可以得出结论:选择...     

Filters and components with inductance cancellation

Electrical filters are important for attenuating electrical ripple, eliminating electromagnetic interference (EMI) and susceptibility, improving power quality, and minimizing electromagnetic signature. Capacitors are critical elements in such filters, and filter performance is strongly influenced by the capacitor parasitics. This paper introduces a new design technique that overcomes the capacitor parasitic inductance that limits filter performance at high frequencies. Coupled magnetic windings are employed to effectively cancel the parasitic inductance of capacitors, and to add inductance in filter branches where it is desired. The underlying basis of the new technique is treated in detail, and its application to the design of both discrete filters and integrated LC filter components is described. Numerous experimental results demonstrating the high performance of the approach in both discrete filters and integrated filter elements are provided.     

压接式IGBT模块的动态特性测试平台设计及杂散参数提取

压接式IGBT模块具有散热性能好、杂散电感小、短路失效直通等特点,在柔性直流输电等大容量电力电子变换系统中具有极为重要的应用潜能。然而,目前学术界和工业界尚未很好地理解压接式IGBT模块的动态开关特性,严重制约了其推广应用。从压接式IGBT的封装结构和电气特性出发,基于双脉冲测试原理,设计并搭建压接式IGBT模块的动态开关特性测试平台。采用Ansoft Q3D软件对测试平台的杂散参数进行仿真,分析杂散参数的分布特征、影响与提取方法,并通过实验进行验证,揭示叠层母排技术与吸收电容对器件关断电压尖峰的抑制作用,低寄生电感总和验证了平台设计方案的合理性。     

DCM工作模态下LCC静电除尘变压器仿真设计

通过在Saber中搭建LCC谐振电路,在固定开关频率和占空比下,根据输出功率,分析了高频变压器的原边电流、电压和视在功率。结合传统AP法,计算出合适的绕制参数和磁芯尺寸。利用Maxwell软件,在3D瞬态场下,分析变压器原副边的耦合系数,确定合适副边对原边的漏感值。再利用Saber中自带的磁元件工具箱,在2D环境下分析绕组分布和层间电容值。仿真结果最终得到符合谐振要求的寄生参数。仿真设计有助于在实际制作变压器之前,对绕制参数及工艺提供可靠指导。     

逆变器驱动电机系统中的耦合电流

针对由于逆变器驱动电机系统中的PWM电压具有高频和高dv／dt的特性，在电机内部产生共模耦合效应，并产生共模耦合电流流过电机内部的寄生电容这一特点，通过建立的分布参数电路模型和等效的集总参数电路模型，研究了电机内部高频情况下的共模耦合效应，分析了共模耦合电流的基本特性，给出了共模耦合电流的计算方法，对三相系统中的耦合电流进行了试验研究，并讨论了耦合电流对系统性能的影响。结果表明，耦合电流伴随电压的跳变而产生。呈双频振荡，引起电压和电流的畸变，并将引起电机绕组的过电压。     

高速SiC MOSFET开关特性的测试方法

为正确地评估高速SiC MOSFET的开关特性,基于双脉冲测试平台对精准的测试方法进行研究。首先,仿真证明电路中寄生电感对SiC MOSFET开关特性的影响,优化设计PCB布局以减小寄生电感,对比PCB布局优化前后的测试结果。其次,对比分析续流二极管的结电容以及负载电感的寄生电容对SiC MOSFET开通特性的影响。然后,对比分析使用不同带宽的非隔离电压探头、不同电压探头地线连接方式、不同电流测试设备对测试结果的影响,并说明电压与电流波形之间相位延迟对开关能量损耗的影响。最后,对比分析不同测试点对测试结果的影响。     

LLC resonant DC–DC converter with series‐connected primary windings of transformer

This paper proposes a zero‐voltage switching (ZVS) LLC resonant step up DC–DC converter with series‐connected primary windings of the transformer. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (MOSFETs), two resonant capacitors, two resonant inductors, and only one transformer with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. Resonant capacitors and inductors along with the primary windings of the transformer form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with an interleaved half switching cycle. The secondary winding of transformer is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the output voltage. The converter operates within a narrow frequency range below the resonance frequency to achieve ZVS, and its output power is regulated by pulse frequency modulation. The converter has lower conduction and switching losses and therefore higher efficiency. The experimental results of a 500‐W prototype of proposed converter are presented. The results confirm the good operation and performance of the converter. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.