基于环形“感容”集成结构单元的平面EMI滤波器设计理论及实施

平面EMI滤波器以其体积小、高频性能好等优点在电力电子领域有较好的应用前景,然而目前尚未形成一个完整的理论体系用于指导该类滤波器的设计。本文首次提出一种圆环形"感容"集成结构(LC单元),以其作为平面EMI滤波器的基本组成单元;提出一种广义弧形传输线理论,基于该理论建立了LC单元的分布参数模型,利用模量转换法将LC单元等效为二端口网络;利用有限元法提取了LC单元线匝间的电磁参数,为准确研究该单元以及滤波器的电磁特性奠定了基础;详细阐述了整个平面EMI滤波器的设计流程及实施过程,并给出了相关结构尺寸初始值的经验取值。根据具体技术指标设计了若干基于LC单元的平面EMI滤波器,对其共模插入损耗特性进行了理论计算与测量,验证了设计理论的可行性。     

平面集成滤波器LC单元的阻抗特性

集成LC结构利用电感箔式绕组层间分布电容实现了电感与电容的集成,是构成平面磁集成EMI滤波器的基本单元,建立该单元的高频模型为准确评估EMI滤波器的高频特性具有重要意义。本文讨论了传输线结构在电路中两种不同连接方式下电场和磁场的分布情况,分析了其等效电路。基于广义传输线理论建立了集成LC线圈的高频模型,将其看作一个二端口网络,利用模量转换法推导了阻抗矩阵。计算了模型中单位长度的电磁参数,最后分别将集成LC线圈连接成串联谐振和并联谐振结构,在有磁芯和无磁芯两种情况下测量出其阻抗特性,与计算值进行了比较,验证了模型的准确性。     

椭圆形平面无源集成EMI滤波器的特性研究

为了减小开关电源的体积,提高功率密度,提出一种椭圆形平面LC线圈结构的平面无源集成电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器。通过对矩形、椭圆形平面LC线圈进行有限元仿真,对比其综合因素确定了椭圆形平面LC线圈作为EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了无源集成EMI滤波器。在考虑共模电感的寄生电容和共模电容的寄生电感以及它们的等效电阻情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频等效电路模型;利用二端口网络A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插入损耗公式的正确性。     

圆环线匝构成的平面共模EMI滤波器的特性研究

平面LC线圈是组成平面EMI滤波器的基本单元,其匝间寄生电容及所用磁心磁导率的非线性对滤波器的高频性能有重要影响。本文首次提出环形平面LC线圈结构,并对矩形和环形平面LC线圈进行了3D有限元仿真,通过对比其特性确定了环形LC线圈作为组成EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了平面共模EMI滤波器。考虑了匝间寄生电容、相邻导体间的互感及有效磁导率的非线性,建立了环形LC线圈的等效集中参数电路,利用节点电压法求解了当其连接成低通滤波器时的插入损耗。基于环形平面LC线圈设计了一台平面共模滤波器样机,计算与实验对比显示,匝间寄生电容和磁导率的非线性对滤波器的高频性能有重要影响。     

平面滤波器LC单元镀镍导线的高频特性研究

在介质基板的两侧喷镀铜线构成了平面滤波器的LC单元,铜线的交流电阻对滤波器的高频损耗有重要影响.为优化高频性能,提出了将镀镍的铜线结构代替纯铜导线应用于环形LC单元,即铜上下面镀镍及铜四周镀镍的两种新型导线结构.通过两种新型结构的2D(二维)有限元仿真,提取了不同频率下的交流电阻,分析了后处理结果中集肤效应影响下的电流分布,对比了同频下不同镀镍导线结构的功率损耗,仿真结果验证了镀镍导线结构较普通导线能有效地的提高了对高频信号的衰减能力.     

构成平面EMI滤波器元件电磁参数的提取

平面型电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)滤波器因其易于进行磁集成、寄生参数小、抗电磁干扰强等优点在航空领域具有很好的应用前景。论文提出一种以"圆环型"结构为基础的EMI共模、差模模块,其中,前者通过将"电感和电容"(LC单元)集成于一体构成,后者利用前者泄漏的磁场而形成的漏感和一个独立的差模电容器构成。提取这些模块单位长度的电磁参数是分析各模块甚至整个滤波器特性的基础。论文建立LC单元的轴对称静电场模型,提取各线匝之间的部分电容;建立LC单元线匝系统的时谐磁场模型,在计及线匝导体集肤效应、邻近效应、磁芯损耗的基础上,提取了各线匝电感、电阻;建立LC单元形成漏感的时谐场模型,并提取该漏感,该漏感即为差模电感;差模电容可以直接采用平行板的近似表达式求得。结合适当的边界条件,利用所建立模块的分布参数模型对其阻抗的频率特性进行了测试,验证了提取参数方法的正确性和数值的准确性。     

逆变器单元用LCL滤波器的并联系统性能分析

由于各并联单元之间的参数差异,逆变器并联系统存在环流,其中的高频环流由于其频率超出系统的控制带宽,难以通过控制的方式进行抑制。本文分析了高频环流存在的原因,提出将并联逆变单元的LC滤波器改变为LCL滤波器。比较了LC滤波器和LCL滤波器的阻抗特性,分析了采用LC滤波器和LCL滤波器的逆变器的闭环输出特性,指出经过适当的参数设计可以使得这二种逆变器的等效输出阻抗在低频段相近而在高频段呈现很大差异。并联系统在采用了LCL滤波器的逆变器作为并联单元后,可以利用其高频高输出阻抗很好地抑制高频环流,同时可以保持较硬的输出电压外特性。仿真和实验都验证了该方法的有效性。     

基于高频电磁换向阀控制的汽轮机危急遮断装置研究分析

本文介绍了一种新型高频电磁换向阀的结构及工作原理,建立该电磁换向阀的仿真模型,通过对电磁回路、机械部分及液压系统之间的耦合仿真,获得了较准确的电磁换向阀静动态仿真结果,并将该高频电磁换向阀应用到一种汽轮机危急遮断装置上,通过仿真软件完成了对基于高频电磁换向阀控制的汽轮机危急遮断装置仿真模型的建立,通过模拟汽轮机各中工况下危急遮断器相关工作状态,进一步验证了基于高频电磁换向阀控制的汽轮机危急遮断装置的具有很高动态特性.     

基于等效电路模型映射的DGS低通滤波器设计

在分析缺陷地结构(DGS)单元及其等效电路模型的基础上,采用了一种新颖的椭圆DGS单元并建立了椭圆DGS单元与其等效电路之间的映射关系。根据该映射关系利用电磁仿真的S参数提取出等效电路模型的元件值,通过基于矩量法(MoM)的快速电路仿真优化得到目标频率响应对应的电路元件值,根据电路优化的结果调谐低通滤波器的电磁模型。最终获得所需低通滤波器结构。实验证明该滤波器的电磁仿真、等效电路仿真及实测结果吻合,验证了该设计方法的有效性和准确性。     

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...     

NI立足测试测量，助力5G

The SI “second” is realized by caesium primary frequency standards (PFSs) using laser cooled atoms in a fountain configuration. Four sub systems and operation procedure of the NTSC-F1 primary frequency standard are introduced in the paper. The frequency stability of NTSC-F1 is 3.0×10-13/τ-1/2 compared to hydrogen maser. Four terms of frequency shift and uncertainty including second order Zeeman frequency shift, cold collision shift, gravity shift and blackbody shift are evaluated. The improvement of NTSC-F1 is introduced.     

南方电网特殊时段频率控制

研究了南方电网近两年特殊时段出现的系统频率大幅频繁波动现象.指出特殊时段负荷异常变化及电网二次调频控制策略设置不合理是导致频率频繁波动的原因.提出合理分配水火电一次调频备用、有针对性设置二次调频控制参数、加入人工干预以及控制各控制区送受电网损偏差共4项应对特殊时段频率波动的控制措施.实践结果证明,提出的控制措施可有效抑...     

中压变频器在潜油电泵井的应用

目前油田潜油电泵基本都采用工频起动、工频运行的控制方式,造成电泵使用寿命很短,需要频繁作业,增加采油成本。中压变频器在潜油电泵井的应用开发满足了油田需要,为油田的高产、稳产、可持续发展提供了可靠的保障。     

外场环境下频率测量系统的设计

提出在外场使用环境下的频率测量系统的设计方法,用于外场复杂测试环境,设计满足机动化、一体化测量要求。系统采用连续采样的频差倍增法,采用双平衡混频器实现混频模块、滤波电路,提高测量分辨能力,根据GPIB接口特点,采用D7210C和75160BN,75161BN芯片实现计算机与仪器与测量仪器间的双向、异步、准确可靠的数据通信任务,编写软件,采用自动化测量方式,完成外场环境下原子频标的频率测量。通过对实验室和外场的比对试验数据得出系统满足测试要求,设计的系统1s比对不确定度指标达到4×10E-13。     

不同类型机组一次调频性能分析

通过研究发电机组一次调频评价和考核办法,总结了其主要方法和特点,结合多年来持续开展的不同类型机组一次调频性能分析和优化工作,重点分析总结了目前上海电网不同类型发电机组实际的调频性能和特点,指出了实际一次调频考核时的办法与发电机组真实调频能力之间存在的问题或有待进一步完善的地方,希望对维护和持续改善上海电网一次调频性能起到参考作用。     

一种全数字新型高精度频率测量方法

本文给出了一种新型的频率测量方法，采用此种方法可以在一个较宽的频带范围内，用较短的时间得出较高的测量精度。本文给出了不同测量时间所能达到的精度。     

开关电源电磁干扰抑制的频率控制方法比较

在开关电源开关器件的开关过程中 ,寄生器件 (如寄生电容、寄生电感等 )中能量的高频变化会产生大量的电磁干扰。除了采用无源缓冲或滤波电路的干扰抑制方法外 ,实际中还常利用控制开关频率的有源方法来抑制干扰。在此介绍和比较了随机频率法和调制频率法这两种常用的干扰抑制方法     

基于电力网络一次调频动态模型建立及仿真

传统一次调频(PFR)模型忽略网络和电厂炉侧主蒸汽压力约束;不计主蒸汽压力对发电机出力影响,认为发电机功率-频率响应是线性关系。充分考虑锅炉、汽机、负荷、电网之间相互配合和制约关系,考虑发电机频率响应的非线性因素并建立了基于实际电力网络的PFR动态模型。该模型可用于分析电力网络各环节PFR动态响应对频率稳定的贡献,体现发电机、负荷和电网动态PFR综合能力。通过对IEEE 30节点系统进行仿真,分析了网络、炉侧对PFR的影响、约束对PFR的影响和线路跳线故障,并得出结论:当机组运行在上限、限载或部分机组没有并入PFR都会使电网的PFR能力下降;系统管理者应正确管理PFR服务,加强参数管理,合理调度潮流,使机组尽量不在接近约束的情况下运行,确保机组在需要时能释放出PFR容量抑制频偏;频偏出现后,系统管理者应合理调度二次调频(SFR)使频率尽快返回基值,并使系统整体PFR能力得到恢复。     

面向新型电力系统的频率安全研究综述与展望

随着电力系统低碳化转型的进程加速,我国电网正向着以“高比例新能源”和“高比例电力电子设备”为特征的新型电力系统转型。新能源出力的波动和电力电子设备的大规模接入,既显著增加了系统的不平衡功率冲击,又削弱了系统的频率支撑能力,给频率安全带来了严峻挑战。从频率安全的建模、分析和控制3个角度出发,首先介绍了电力系统频率响应的4种模型：全系统详细模型、线性化模型、单机等值模型、人工智能模型。然后对电力系统频率安全指标及其量化评估方法、影响因素进行评述。最后从“源-荷-储”及其协调控制等方面分析了频率安全的控制手段并介绍了频率紧急协调控制系统,并对建模、分析和控制3个方面分别提出展望。     

多直流异步互联系统中频率限制器的控制策略优化设计

云南电网通过多回直流输电系统和南方电网东部主网异步联网运行,直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)在送端系统频率控制中发挥重要作用。在楚穗直流单极闭锁试验中,暴露了FLC与一次调频动作不匹配、直流输电系统长时间处于过负荷运行状态的问题。针对此问题,建立FLC详细的数学模型,通过FLC动态调节过程的分析,阐明FLC不同模型的调节特征,以及与一次调频的协调配合关系。在此基础上,通过时域仿真法研究了FLC备用容量、死区设置对频率峰值和FLC调节量释放过程的影响,提出FLC调频策略的优化设计方案,并基于特征值灵敏度方法重新设计调速器参数,优化其动态性能。采用所提方案能够充分发挥FLC对频率峰值的抑制作用,同时与一次调频配合,保证其调节量的快速释放,实际运行结果验证了优化策略的有效性。