基于ZVS设计的开关电源传导干扰抑制效能研究

随着开关电源工作频率的不断提高,所产生的电磁干扰(EMI)对其自身及附近电子设备的正常工作造成了严重影响,由此产生的尖峰电压甚至可以击穿开关管.此处以移相全桥倍流整流变换器为研究对象,在研究传导干扰产生机理和流通路径基础上设计了全桥开关管零电压开关(ZVS)缓冲电路,并建立了传导干扰测试模型,比较了ZVS和硬开关(HS)条件下传导干扰影响,并详细分析了 ZVS在特定频段内对共模和差模干扰的抑制效果.仿真实验结果表明,ZVS对共模干扰抑制平均衰减10 dBμV,对差模干扰的抑制效果更明显,总体改善了变换器传导干扰的影响.最后搭建了电源实验平台,通过实验验证了设计方法的可行性.     

开关磁阻起动/发电系统功率变换器传导EMI建模研究

在分析开关磁阻起动/发电系统功率变换器产生的传导电磁干扰(EMI)传播通道(包括共模和差模)的基础上,采用等效电路模型的方法建立了功率变换器的传导EMI时域模型,并用Ansoft-Simplorer软件以及傅里叶级数分解的方法分析计算了功率变换器产生的EMI频谱,研究结果表明在低频段(小于100 kHz),功率变换器的差模干扰占据主导地位,在高频段,共模干扰占据主导地位。将仿真结果与实测的干扰电压波形和EMI频谱结果进行了比较,验证了所建模型和所用方法的正确性。     

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。     

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。     

离线式PWM开关电源传导电磁干扰的分析研究

该文利用分析和测量相结合的方式，详细研究了一台离线式PWM开关电源的传导电磁干扰(EMI)特性。在分析各个器件作用的基础上，得出了反映典型电磁干扰发射时，传导干扰发射量、干扰源和干扰传播通道关系的线性化方程，进而提出了测量典型传导干扰耦合通道特性的新方法，并进行了验证。利用测得的传导干扰耦合通道特性，具体分析了PWM开关电源高频功率开关器件中dv/dt,di/dt对传导干扰发射的作用。根据变换器主要的杂散参数和共模干扰的基本传播途径，可得出低阶的等效共模传导干扰模型，以指导电源滤波器的设计。     

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。     

一种简化传导干扰模型的巨变灵敏度方法

传导干扰预测的重点之一在于确定干扰的主要传播途径.这里引入巨变灵敏度(Large Change Sensitivity,简称LCS)方法,用于分析电路寄生参数对传导干扰的影响,并对模型进行简化.以一台斩波器为研究对象,建立其干扰模型,运用LCS方法对该模型进行了简化.通过实验结果,验证了LCS方法的有效性.     

功率变换器IGBT开关模块的传导电磁干扰预测

提出一种新的频域模块化建模方法,用于预测功率变换器中传导电磁干扰噪声源.该建模方法以绝缘栅双极晶体管开关模块为基本单元,在一定的开关条件下,建立诺顿等效电路,获得噪声电流源和噪声源阻抗,连同传播路径一起构成功率变换器系统的电磁干扰预测模型.搭建一个标准的实验平台,可以方便地控制开关条件以及提取传播路径参数.实验结果表明,该模块化模型可以精确预测整个传导干扰频段内的电磁干扰噪声.最后的非线性分析验证了该方法的有效性和通用性.     

开关电源变换器传导干扰分析及建模方法

电磁干扰的复杂性在于缺乏干扰源和干扰耦合通道的精确描述，实施干扰预测常常依赖于设计者的经验或庞大的数值仿真模型。该文针对应用广泛的开关电源变换器提出一种传导干扰分析和建模预测方法。基于时域测量波形诊断干扰与开关动作的本质作用关系，对3种主导干扰模式的产生机理和耦合通道分别进行了分析和研究。根据不同模式干扰的传播通道等效出相应的电路模型，并给出了模型参数的测量及计算方法。实验测试结果证实了该文方法的正确性。     

软关断反激式DC/DC变换器的差模干扰研究

DC/DC变换器在开关频率以及频率的整数倍上产生严重的谐波干扰。为了深刻理解差模干扰的传导机理,文中以一种新型的软关断反激式DC/DC变换器为例,通过分析其工作原理,并经过实验论证,提出了差模干扰的普遍分析方法。     

PWM变频驱动系统传导干扰的高频模型

以典型的PWM变频驱动电机系统为对象,研究了干扰通道寄生参数和高频干扰源的建模方法。分别提出了变频器电路寄生参数的理论计算方法和电动机高频模型的实验提取方法,建立了系统级差模干扰和共模干扰的高频电路模型,提出了考虑PWM上升时间的高频干扰源建模方法,并对变频驱动装置在电网侧和负载电机侧的传导干扰进行了计算,以一台工业产品驱动装置为对象进行了实验验证,测试结果与计算结果的对比证明了该文方法的正确性。     

带有屏蔽线缆的电动车辆动力系统共模模型与预测

以典型的PWM变频驱动电机系统为对象,研究了干扰通道寄生参数和高频干扰源的建模方法,同时在动力系统建模中分析了动力线缆屏蔽所起到抑制共模辐射的因素并建模。分别提出且建立了带有动力系统屏蔽线缆的系统级共模干扰的高频电路模型,并对变频驱动装置在电网侧和负载电机侧的传导干扰进行了计算,以一台工业产品驱动装置为对象进行了实验验证,测试结果与计算结果的对比证明了该文方法的正确性。     

Analysis and reduction of radiated EMI noise from converter systems

It is well known that high dv/dt rates on switching devices are the source of EMI noise. This paper describes a mechanism and reduction methods of radiated EMI noise on IGBTs. The radiated EMI noise is generated by oscillating current flowing through the IGBT's output capacity and the snubber circuit, which we call equivalent circuit of radiated EMI noise. The oscillating current of the equivalent circuit is forced to flow by high dv/dt rates of IGBT switching operation. Radiated EMI noise can be analyzed by frequency evolution of oscillating current. The results of this analysis show the relationship of high‐frequency impedance of the equivalent circuit to radiated EMI noise, as well as the behavior of the IGBT's switching voltage waveform. In addition, it is indicated that using a di/dt control gate drive circuit is effective as a means for reducing radiated EMI noise. It is clarified that the standard for industrial equipment of CISPR can be satisfied by using the proposed gate drive circuit. The effects of the method have been verified by experimental and simulational results. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(1): 106–117, 2000     

三相整流桥的差模射频传导EMI预测

由电力电子装置引起的电磁干扰已成为电磁兼容研究的一个热点，如何准确地预测这些装置在电网端引起的干扰是一个难点。根据电力电子器件产生干扰的原理，首先对整流桥的干扰产生机理进行了分析，并结合测试作出了干扰等效电路，然后利用简单的频域模型，对三相整流桥在电网侧产生的差模传导干扰进行了计算，并与实验结果进行了比较，实验验证了这种计算方法的有效性。这一方法还可以推广到其它电力电子装置的EMT计算中去。     

开关电源高频变压器电容效应建模与分析

该文分析了开关电源中高频变压器在考虑了变压器绕组导体的电位分布情况下的电场储能特性和共模电磁干扰发射特性。指出采用一端口入端电容描述电场储能效应，而采用二端口转移阻抗电容描述共模电磁干扰发射效应，并提出了相应的参数计算方法。在此基础上，建立了新的高频变压器电容效应模型，该模型可以同时兼顾变压器的电场能量储存特性和共模噪音抑制特性，能合理地揭示变压器内共模噪音电流的流动机理。实验和仿真结果均验证了理论分析和模型。     

考虑漏磁特性的变压器电磁干扰特性模型

变压器是隔离型功率变换器电磁干扰(EMI)噪声传输的关键器件。针对先期建立的变压器三电容容性EMI噪声特性模型在评估小匝比变压器及高频噪声时误差增大的现象,首先分析高频下变压器漏磁对噪声电压分布的影响,然后补充变压器二次侧耦合噪声对电磁噪声的影响情况,对比总结不同匝比结构对变压器噪声影响因素,在此基础上提出考虑漏磁特性的变压器EMI特性模型。通过能反映变压器二端口特性的参数测量评估方法进行实验评估,实验和仿真结果验证了理论分析和模型的正确性。     

带整流桥输入级的开关电源差模干扰特性

带整流桥输入级的开关电源电网侧的差模噪声存在出现两种分量:整流桥导通期产生的本质差模干扰分量和整流桥关断期产生的混合模式干扰分量.本文分别对本质差模和混合干扰的耦合途径和作用机理进行了分析,建立了描述两种差模干扰耦合的集中参数等效电路模型,对三种EMI滤波器的抑制效果进行了定量计算和对比,并结合实验测试结果验证本文研究方法的正确性.     

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。     

集成模块用有源电磁干扰滤波器的设计

通过比较电力有源滤波器与电磁干扰有源滤波器的异同，分析了在电力电子集成模块的输入EMI滤波器设计中采用有源滤波技术的可行性，设计出用于集成模块的有源EMI滤波器，包括宽带电流互感器、线性放大电路及高频电流回馈环节。基于滤波器的T型二端口网络模型，研究了其放大倍数与补偿性能的关系，获得了稳态工作特性曲线：考虑到EMI信号的宽频谱特性，建立了电流互感器的高频简化物理模型，探讨了拓展其传输频带的有效方法。所设计的滤波器工作稳定，外形结构紧凑，仿真和实验结果表明其在较宽的频段内具有良好的滤波效果。