基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模

逆变器中功率器件的高速开关动作会引起严重的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题,通常使用EMI滤波器抑制电磁干扰。由于噪声源阻抗和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有较大影响,为了准确提取逆变器的噪声源阻抗和负载阻抗,文中研究基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模方法。发展基于时域波形分析的高通滤波电路设计方法,有效获取高频段电磁噪声频谱的幅值信息和相位信息。建立逆变器输入侧的端口共模干扰等效模型,并提出一种共模源阻抗的求解方法,计算过程中不对噪声源的相位进行约束。通过测试端口共模电压和共模电流,采用优化算法提取逆变器输入侧的共模源阻抗和共模负载阻抗。最后通过实验验证所建立的逆变器端口共模干扰模型。     

一种实用的开关电源EMI滤波器的设计方法

根据CISPER EN550022标准提出了一种实用的开关电源EMI滤波器设计方法.它基于线上共模噪声和差模噪声原理,用一种特殊的分离器将电磁干扰噪声分离成共模噪声和差模噪声.传导发射是根据CISPER EN550022标准,通过线性阻抗稳定网络和接收机进行测试.通过分析噪声源的阻抗特性,确定了滤波器的结构.利用MathCAD进行仿真,根据CISPER EN550022标准实施实验,验证了该设计方法的可行性.     

变频调速系统中的共模噪声问题及其对策

共模噪声作为调速系统负面效应的一种 ,其带来的电磁干扰 (EMI)问题将严重影响控制系统的正常工作。从分析变频调速系统共模噪声源入手 ,详细阐述了抑制共模噪声的三种基本对策 ,并通过一具体实例 ,以期对相关的工程实践有所指导意义。     

变频调速系统中的共模噪声问题及其对策

共模噪声作为调速系统负面效应的一种,其带来的电磁干扰(EMI)问题将严重影响控制系统的正常工作.从分析变频调速系统共模噪声源入手,详细阐述了抑制共模噪声的3种基本对策,并通过具体实例,以期对相关的工程实践有所指导意义.     

基于双阻抗校准和麦夸尔特法的阻抗提取

为了有效降低电子设备产生的传导电磁干扰噪声,需要设计合适的电磁干扰滤波器,而噪声抑制效果与噪声源阻抗的精度有关。插入损耗法和电流探头法等传统方法虽能初步得到噪声源阻抗,但测试电路耦合电容和测试过程中存在的近似及约束条件会严重影响测试结果,亦无法得到噪声源阻抗的幅值和相位。针对上述问题,该文提出了基于双阻抗校准和麦夸尔特法的噪声源阻抗提取方法,分别利用2个电流探头和2个标准阻抗获取被测噪声源阻抗的幅值和相位,再利用麦夸尔特算法提取全频段(9 kHz~30 MHz)噪声源阻抗的频率特性,并确定其电阻、电容和电感参数。实验结果表明,采用文中方法能够较大提高噪声源阻抗的提取精度,从而为EMI滤波器的设计提供理论依据。     

基于散射参数法的EMI滤波器电磁噪声抑制效果预测

EMI滤波器是抑制传导噪声的重要手段之一,尤其是高性能的EMI滤波器的应用,对电力电子设备的干扰具有很好的抑制作用。基于传输线理论得到并联传输线的共模及差模参数,通过推导和测试得到噪声源阻抗、负载阻抗及其等效结构,求解得到基于阻抗法的插入损耗(IL)。但是,在高频条件下,EMI滤波器及传输线不仅存在自寄生参数,还存在互寄生参数,这些互寄生参数很难通过阻抗法来等效。本文在传输线等效共模与差模参数频率特性的基础上,根据传输线理论得到噪声源阻抗及负载阻抗;以共模滤波器为例,基于阻抗法预测滤波器对噪声的衰减能力,并与实际测试值进行比较。然而,由于阻抗法不能很好地预测高频条件下的噪声衰减,本文以波的"入射与反射"为核心,进一步提出一种利用S参数来预测阻抗不匹配条件下噪声衰减的方法,研究表明,散射参数法由于考虑了元件间的互寄生参数,具有更好的高频性能。     

基于模拟退火算法的共模电磁干扰抑制技术

共模电磁干扰对消抑制中,检测和补偿电路的滞后响应将大大影响补偿效果.针对这一问题,提出了数字化闭环控制共模电流并联有源补偿技术,采用共模电流能量作为共模噪声评估指标;研究了共模电流能量与补偿电流滞后时间的关系.结果表明存在多个局部最小值,提出利用模拟退火算法(SAA)寻找全局最优值的控制策略.仿真结果表明,SAA能够较好地避免搜索陷入局部最小值,有效地衰减共模噪声能量.将基于SAA的共模电磁干扰抑制技术应用于单相半桥逆变器,实验结果表明共模电流在10MHz范围内整体下降了10～15dB,有效地抑制了逆变器的电磁干扰水平,证明了该抑制技术是正确和有效的.     

基于补偿原理的逆变器共模噪声抑制方法研究

针对逆变器对其输出接地电容的限制,严重的共模电磁干扰难以用共模滤波器来抑制,以及共模干扰引起的地电流无法用共模滤波器抑制的问题,提出了新颖的基于噪声电流补偿原理的无源干扰抑制技术,只需要增加一个补偿绕组和一个补偿电容即可抑制主要的共模电磁干扰.不同装置结构方面的差异将导致主要共模噪声路径上的差异,为了有效地补偿主要噪声,在两种不同共模噪声传播路径上采用了这种新的补偿方法,并初步探讨了影响高频段补偿效果的因素及解决途径.仿真和实验结果证实了这种共模EMI抑制方法的有效性.     

基于噪声源阻抗提取的LED驱动电源EMI滤波器设计

EMI滤波器是开关电源满足电磁兼容标准的关键手段。本文基于噪声源阻抗提取对EMI滤波器进行设计。首先推导了滤波器插入损耗与噪声源阻抗的数学关系式,并给出滤波器结构的选取准则;然后基于插入损耗法提取了噪声源阻抗的最大值与最小值,并根据提取的噪声源阻抗的幅值范围分别设计了CL型共模滤波器和π型差模滤波器;最后将CL型共模滤波器与常用的LC型共模滤波器的滤波效果进行对比,验证了基于噪声源阻抗设计滤波器的必要性,并将依据噪声源阻抗设计的共模和差模滤波器加入实验样机中进行测试。实验结果表明,基于噪声源阻抗设计的EMI滤波器针对性强,同时能够大幅减少EMI滤波器设计过程的时间成本。     

一种调整共模噪声源阻抗并优化EMI滤波器性能的方法

提出一种调整变换器共模噪声源阻抗的方法。通过在对称式Boost变换器的耦合电感上加入平衡绕组,并在平衡绕组的末端加入平衡阻抗实现。对比不同噪声源阻抗下变换器的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)频谱,实验结果验证了该方法的有效性。文中所涉及的端口网络均采用散射参数(S参数)来描述,变换器的寄生电容通过有限元仿真得到。基于测得的S参数和寄生电容的仿真结果,建立平衡阻抗和EMI滤波器共模插入损耗之间的关系,并对平衡阻抗的取值进行预测。论文提出的方法可扩大噪声源端的阻抗失配,同时增大EMI滤波器的共模插入损耗。本方法的优势在于即使EMI滤波器的元件布局及其参数是固定,其性能仍可以通过调整平衡阻抗进行优化。因此,有效减少了传统EMI滤波器的重复设计过程,同时也避免了EMI滤波器的过设计问题。     

一种简单的通信电源EMI滤波器的分析与设计

介绍一种简单新颖的通信电源EMI滤波器设计方法。通过测试EMI噪声源的最大和最小差模源阻抗和共模源阻抗,计算出差模和共模噪声源的大小,并以此为依据设计EMI滤波器。该方法无需考虑电源的拓扑结构和控制算法,改善了传统滤波器过于复杂和基于理想化模型的设计方法。最后通过对800W样机实验验证了所介绍的滤波器设计方法的正确性和可行性。     

基于EMI滤波器的逆变器传导电磁干扰的抑制

由于干扰源和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有很大影响,根据PWM逆变器的传导干扰源和负载阻抗的特点,在已有的EMI滤波器结构选取原则的基础上,提出了一种设计EMI滤波器的方法,使得EMI噪声到达LISN时,经过了最大限度的衰减,给出了共模和差模干扰的设计实例,实验结果表明,该方法简单、有效.     

基于合成扼流圈的开关电源EMI滤波器设计

为改善传统EMI滤波器的滤波性能,分析并采用了合成扼流圈来替代传统分立扼流圈,并根据滤波器阻抗失配原理,通过分析LISN网络与噪声源的阻抗特性,分别对共差模等效电路进行分析与设计,提出了基于合成扼流圈的开关电源EMI滤波器设计方法.试验结果证明,此方法是有效的,并已成功地应用在燃料电池轿车用DC/DC变换器的控制电路板设计中.     

PWM逆变器共模传导电磁干扰的预测

在PWM逆变器系统中，IGBT的高速开关动作会产生很高的dv／dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。对PWM逆变器共模传导电磁干扰的机理进行研究，得出了共模传导干扰源和传播途径。通过与buck变换器进行对比，提出了一种用于研究PWM逆变器共模传导干扰的等效电路，利用实验测得等效电路中无源器件的参数及对等效电路的电压源进行傅立叶变换，在10KHz-30MHz频段进行了频域分析，计算的共模传导干扰频谱与实验结果进行对比基本一致，证明文中提出的共模传导干扰等效电路模型及其分析的正确性。     

Radio-frequency common-mode noise propagation model for power-line cable

Electromagnetic-interference (EMI) radiation from a power-line communications (PLC) network has been a major concern for the widespread use of broadband PLC technology. It is also well known that the dominant radiation mode of the PLC network is common mode (CM) by nature. Therefore, for electromagnetic-compatibility planning purposes, knowledge of the CM noise propagation path of the power line in the frequency range of 1 to 30 MHz is essential to provide insight of EMI radiation emitted by the power line. Based on a two-current-probe measurement approach, the CM noise propagation model for a three-wire power-line cable can be derived and represented by an equivalent two-wire CM transmission line. The equivalent CM noise propagation model allows us to predict the CM noise current on the power line with reasonable accuracy. The model will serve as a valuable tool in the future to identify effective ways to suppress EMI radiation from the PLC network.     

挂接三相逆变器的直流电网共模传导干扰研究

研究了直流电网挂接一个三相逆变器的共模传导干扰问题，通过研究共模传导干扰的传播送径，得到一个新的共模传导干扰频域等效电路，并提出一个由逆变器中电力电子开关产生的共模干扰源，利用实验得到的电机及有关器件的频域阻抗特性，对直流电网挂接一个逆变器的在0～150kHz频段的共模传导干扰进行了计算研究，与实验结果比较基本一致，证明文中提出的共模传导干扰领域等效电路及干扰源的正确性，并给出了挂接一个三相逆变器的直流电网共模传导干扰的特征。     

基于噪声源阻抗估测的单相并网逆变器传导电磁干扰滤波器的设计

随着半导体材料技术的不断发展,应用在逆变器系统中的电力开关管的开关频率可以达到十几、几十乃至几百kHz,从而在开关管处产生很大的di/dt和du/dt,因此与逆变系统各部分之间或者系统与地之间的寄生电感和电容耦合产生共模或差模干扰。干扰噪声主要是以传导的形式流通于系统中,对逆变系统的控制部分和周围设备的正常工作产生极大影响。基于噪声源的阻抗特性,通过可操作性较强的实验方法,测出源阻抗的数据来设计电磁干扰滤波器的各个参数,可使滤波器的设计更加有效,加快其设计进程,节省工程上EMI滤波器的整改时间。最后的仿真和实验中传导电磁干扰得到了有效抑制,验证了该方法的可行性和有效性。     

三相逆变器共模传导电磁干扰的建模与分析

为了预测进而抑制三相逆变器的共模传导电磁干扰(EMI),需要研究其建模和分析方法。本文首先通过对三相逆变器各个开关管的开关状态的分析,得到了三相逆变器共模传导EMI干扰源的简便表示方法,进而提出一种由共模传导EMI干扰源和传播通道模型构成的等效电路模型。通过实验测量和电磁场数值计算,获得等效电路中的各个高频参数。对其共模传导EMI进行仿真和实测1,50kHz～30MHz频段的仿真与实测频谱基本吻合,说明采用本文方法建立的共模等效电路模型是可行的。该方法可作为计算评估三相逆变器共模传导EMI的一种可行方案。