数字电路PCB板辐射EMI的研究

从数字电路中时钟电路的辐射模型出发,分析了影响其辐射电磁干扰(EMI)的关键因素,进而探讨了降低其干扰的方法,并对这些措施的效果进行了比较,从而得到综合效益比较好的方法.最后通过实验,比较了这些方法的实际效果,验证了理论分析和数字仿真结果的正确性.     

开关电源PCB的近场EMC预测优化设计

开关电源是典型的非线性负载,因具有功耗小、效率高、尺寸小、重量轻等特点被应用在舰船低压配电系统中.开关电源工作在高频时产生较强的电磁干扰(EMI)和高次谐波,这些噪声干扰不仅干扰自身的正常工作,也会污染周边的电磁环境.此处针对开关电源印制电路板(PCB)设计中引起的电磁兼容(EMC)问题,提出基于电磁场仿真的预测优化方法,通过建立PCB近场辐射等效模型,分析板图中辐射强度较大的区域,优化PCB布局走线,提高PCB设计的EMC特性.仿真结果表明,在设计阶段引入电磁场仿真的方法,可以预测PCB近场辐射特性,优化设计后能大幅度将低电磁场辐射强度.最后搭建了电源实验平台,通过实验验证了所提PCB EMC预测优化方法的有效性和可行性.     

基于容性参数等效的功率变换器系统电磁辐射预估方法及抑制措施

电磁辐射在空间通过电磁波的形式干扰其他电气电子设备,是电磁兼容研究领域中的热点问题之一.鉴于功率变换器系统(PCS)远场辐射机理的复杂性,该文以Boost变换器为研究对象,探索得到功率变换器中的共模(CM)电流是PCS的主要辐射噪声源,并通过输入线缆与地平面之间的寄生电容传递,由此建立功率变换器的共模电流通路(CCP)模型.通过适当的简化,CCP进一步等效为等效辐射预测模型(EMR);采用有限元法(FEM)提取变换器系统的寄生电容,进而迭代设计确定EMR结构,利用信号发生器给EMR馈电模拟变换器的电磁辐射.在电波暗室中分别对PCS和EMR测试比较,两种模型的辐射场强很好地吻合,从而验证了该方法的可行性.最后,该文提出基于散射参数的方法对电磁噪声抑制效果进行评估;在此基础上,选择铁氧体磁环改变线缆系统的散射参数矩阵,从而可对电磁辐射进行抑制;给出了磁环的推荐安装方式,使得PCS通过GB 9254 ClassB测试标准.     

近场辐射自动化测试系统的研究和应用

本文主要通过对近场辐射辐射测试的必要性和便利性,再通过对近场辐射测试原理的探究及应用方式,制作一款近场辐射自动化测试系统,采用高灵敏度电磁场探头、高分辨率视觉定位、高精度自动控制、集成化测试软件、智能化数据分析、3D可视化呈现等技术方案,可以对芯片、器件、模组、板级、整机等各种类型的电子产品进行电磁辐射发射特性的精准测量,方便产品开发人员准确评估电子产品和部件的电磁辐射风险,识别噪声源头和路径,是评估产品器件、组件辐射特性,分析和解决电磁兼容性问题,进行正向设计的有效方法和工具.     

基于变分模态分解和深度学习的短期电力负荷预测模型

提升负荷预测的准确性对于指导电力系统的生产计划、经济调度以及稳定运行至关重要。提出一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和长短期记忆(Long Short Term Memory, LSTM)神经网络的短期负荷预测模型。利用VMD算法将负荷序列分解成不同的本征模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMF),每个IMF结合LSTM进行预测,将各部分预测结果叠加得到VMD-LSTM模型的预测结果。分析实验结果,相比单一LSTM和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)组合LSTM预测方法,该方法能有效的提升负荷预测的准确性。     

Flyback开关电源近场磁辐射预测与抑制

为了研究Flyback开关电源主电路产生的磁场辐射的分布和特性,提出了一种时域计算开关电源磁场辐射对敏感回路造成的感应电压的简便方法,通过建立Flyback电源的高频电路仿真模型,分析了主电路寄生电感、电容形成的谐振及其对磁场辐射的作用.推导了敏感回路磁感应电压的简化预测算法,并对磁场分布进行了分析.最后提出了金属平面镜像抵消、主电路寄生参数控制等改善措施.仿真与实验结果验证了所提预测方法的正确性与有效性.     

传导电磁干扰三相CM/DM分离网络研究

电力电子设备产生的电磁干扰问题日益严重,为有效抑制干扰,就必须对干扰的性质进行准确鉴别.目前在实验中常用的鉴别方法是使用电流探头,而探头分离精度有限,其测量的差模(DM)电流中包含有共模(CM)成分,尤其对于三相系统,很难消除DM中的CM成分,无法进行准确地鉴别.为此,这里提出通过三相分离网络测量干扰电压来鉴别CM/D...     

基于近场探头的电力电子系统EMC故障诊断

从电力电子系统常规电路的近场辐射模型出发,给出了近场探头的制作方法和校正曲线的提取办法;还给出了使用近场探头进行EMC故障诊断的方法和应用领域.实验数据为近场探头的应用提供了实践验证.     

经验模态分解在超高压输电线路故障定位中的应用

介绍了经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称为EMD)方法,并将其引入电力系统故障信号处理中,提出一种基于EMD的输电线路故障定位新方法,仿真实验表明该方法能较好地实现超高压输电线路故障定位.     

基于高通滤波器的电机驱动系统电磁干扰测试

在电机驱动系统中,脉宽调制(PWM)技术会引起严重的共模(CM)干扰和差模(DM)干扰.为了分析系统电磁兼容的问题,提出了电机驱动系统端口测试的新方法.采用示波器配合电压探头和电流探头进行测试,对所得系统噪声的时域波形进行傅里叶变换后,即为端口噪声的低频分量.根据示波器垂直精度与高频底噪的对应关系,确定目标限值,并设计数字滤波器分析端口各频段时域波形,计算滤波电路所需要的插入损耗,进而完成高通滤波电路的设计,实现抑制低频段噪声幅值、减小示波器的高频底噪的功能.最后通过实测获取了频率0.1～30 MHz的CM电压、CM电流、DM电压、DM电流的频谱信息.     

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.     

Feasibility Study of Adding a Common-Mode Choke in PLC Modem for EMI Suppression

The feasibility of adding a common-mode (CM) choke in the analog front end (AFE) circuit of a power line communication (PLC) modem to reduce the CM noise coupling onto the power line is investigated. Based on a two-current-probe measurement approach, the CM and the differential-mode (DM) equivalent electrical models of a PLC modem are first developed. Both the CM and the DM attenuations due to the addition of a CM choke when the PLC modem is connected onto the power line network are then determined. Besides the CM noise attenuation, the impact of the CM choke on the PLC signal, which is DM in nature, is also studied.     

低成本高性能的共模和差模噪声分离技术

为了正确设计滤波器的参数，必须将共模和差模信号从线性阻抗稳定网络所测得的混合信号中分离出来。该文提出一种软硬件结合的低成本高性能的噪声分离技术，该技术共模信号是通过3个电阻组成的差模抑制网络分离出来的，差模信号则是根据共模和差模的定义，由软件方法计算得到的。文中对使用该方法可能存在的误差进行了估算。以1台600W 的直流电机系统产生的传导干扰为例，用此方法分离出共模和差模噪声信号，并根据分离结果设计了滤波器参数，最后给出系统接入此滤波器后传导干扰的频谱图。测量结果表明该系统的传导干扰发射在整个频段内均不超标，从而也证明了分离方法的有效性和实用性。     

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。     

差模特征频率共模干扰特性研究

电力电子装置的电磁干扰是电磁兼容性(Ectromagnetic Compatibility,简称EMC)研究的热点问题,如何准确识别干扰类型和产生机理是电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)抑制的前提和难点.现以十二相整流发电机为研究对象,分析了整流发电机系统的等效电路和传导干扰特性,指出供电网络中的不对称会导致差模干扰(Differential-Mode Interference,简称DMI)转化为共模干扰(Common-Mode Interference,简称CMI),这种非本质的CMI往往会大于本质的CMI,并通过实验测量验证了理论分析的正确性.该研究结论可为供电系统中电力电子装置的干扰滤波器设计提供指导.     

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。     

基于非对称规则采样策略的变换器传导干扰预测

提出了非对称规则采样策略下的变换器差模和共模干扰源预测模型,使用频域计算的方法推导了2种干扰源的频谱;总结了差模、共模干扰在变换器开关频率及其倍数频率附近的分布规律,从而对比研究了不同调制比下2种干扰的变化关系,得到了相应的变化规律。在此基础上,利用Saber软件对一个三相整流器系统的传导干扰进行了时域仿真和频域验证,仿真试验验证了理论预测的正确性。该方法可有效推广到逆变器干扰源的分析预测中。     

一种提取EMI滤波器轭流圈集总参数的方法

采用等效并联电阻反映磁芯损耗,考虑其随频率变化的特性以及共模轭流圈寄生电容,给出了集总参数表示等效共模与差模模型.分析了等效并联电阻和模型电感随频率变化的趋势,并定性确定了它们在传导频率范围内与频率的线性关系,使得参数提取及模型仿真更为准确.讨论了共模轭流圈寄生电容在模型中的集总反应,首次提出了差共模模型中寄生电容存在两倍关系的假定,得到一种提取共模轭流圈集总参数更加简洁的方法,通过拟合计算曲线与实测曲线的比较证实了该方法的有效性.     

基于传输线变压器的传导干扰分离网络

电力电子设备产生的传导电磁干扰(EMI)问题日益突出。为了有效抑制EMI,首先必须准确判断EMI的性质,为此需要将共模/差模干扰分离。本文基于共模/差模干扰分离网络的基本原理,针对现有分离网络的缺陷,提出了一种基于传输线变压器(TLT)的新型分离网络,并深入分析了传输线变压器对分离网络性能的影响。研究表明,这种分离网络能在150kHz~30MHz频段内保证输入阻抗恒定为50Ω,并能有效实现共模/差模干扰分离。时域和频域测试的结果证明了所设计分离网络的有效性。