混合封装电力电子集成模块内电磁干扰的屏蔽

混合封装有源电力电子集成模块(IPEM)是目前中功率范围内电力电子集成的主要方式。然而,IGBT与控制和驱动电路高密度地集成在一起,电磁干扰是非常重要的问题。研究发现,在IGBT开关瞬态,一个仅仅在直流母线和开关器件之间流动的高频环流是功率电路对控制和驱动电路产生电磁干扰的主要原因。为了抑制这个高频环流的影响,研究了在模块内施加平面电磁屏蔽层的作用和实际效果。结果证明,在模块内设计屏蔽层是改善模块内EMC,提高模块可靠性的有效和必要手段。     

基于部分电感模型的回路耦合干扰分析

电力电子系统中回路之间的电磁场耦合是电磁干扰主要传播方式之一，为了准确预测系统级的电磁干扰，需要对回路耦合干扰进行定量计算。基于部分单元等效电路(partial element equivalent circuit，PEEC)的部分电感理论，建立了典型电力电子系统回路耦合电磁干扰的模型，主要包括导线之间空间磁场形成的互感耦合和接地回路之间共地阻抗耦合的模型。在实验室中构建了物理对象研究平台，分别对差模电流和共模电流产生的回路耦合干扰进行了测试，实验结果与计算结果对比证明了方法的正确性。     

混合封装IPEM中功率电路的高频环流及其对控制驱动电路的影响

混合封装电力电子集成模块(IPEM)内功率电路对控制和驱动电路的电磁干扰是非常重要的问题,本文通过仿真和实验发现直流母线的寄生电感与功率器件的寄生电容在开关瞬态的高频寄生振荡是引起IPEM内EMI的主要原因之一.研究表明这个寄生振荡电流不经过负载而直接在正负直流母线和开关器件之间流动,形成一个高频的环流,从而对模块内的控制和驱动电路造成不利的影响.     

互感耦合电磁干扰的对消方法

采用对消方法抑制互感耦合电磁干扰,为解决互感耦合电磁干扰问题提供了一种新思路。互感耦合电磁干扰对消方法是检测强电干扰源电源线上的电流信号,经过变换处理后注入弱电敏感设备回路,抵消强电干扰源通过互感耦合方式耦合到弱电敏感设备的噪声电压。在分析互感耦合电磁干扰对消方法基本原理的基础上,给出了对消方法抑制互感耦合电磁干扰的实现方式和技术途径,制作用于抑制互感耦合电磁干扰的对消装置并进行了实验验证。实验结果表明,对消方法能够有效抑制互感耦合电磁干扰。     

用于传导电磁干扰分析的接地回路模型与参数

由接地网阻抗所引起的传导：EMI问题已经受到了越来越多的重视。而接地回路的电路模型的建立，对传导干扰的研究十分有意义。该文建立了分析接地回路的电磁干扰的部分元等效电路(PEEC)模型，并针对三种不同结构的电路模型计算出了相应的电感参数。计算得出的回路电感与实测结果十分吻合。结果表明该文采用的电感参数的计算方法与测试方法是可行和有效的。文中利用所建立的接地回路PEEC模型，对接地网两点间的阻抗特性和干扰电流在其上引起的电压降进行了研究，分析了外部电路对其影响的规律。结果表明，在频率较低时接地网以外的电路主要通过互感来影响接地网两接地点之间的电压降。     

考虑电磁场耦合的磁性元件近场耦合模型

功率变换器的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题逐渐往高频发展。作为变换器的重要组成部分,磁性元件近场耦合问题在高频下较为复杂,是研究的重难点。传统的分析认为磁性元件之间的近场耦合主要表现为磁耦合,但实验测试和分析表明,在传导EMI关注的高频段,磁性元件之间的电场耦合已凸显影响。文中提出一种新的磁性元件近场耦合电路模型,同时考虑电场耦合和磁场耦合及场耦合损耗,并给出近场耦合模型参数提取方法。测量结果与所建立的近场耦合模型计算结果在传导频段具有很好的一致性,验证了所提出的近场模型的有效性和准确性。     

电动汽车永磁同步电机分布参数提取研究

电动汽车驱动系统通常由电池组、逆变器以及永磁同步电机构成。由于逆变器中功率半导体器件高频地开关,驱动系统会产生电磁干扰EMI（electromagnetic interference）。永磁同步电机为共模电磁干扰和差模电磁干扰提供了传播路径,其寄生参数增强了电磁干扰,因此它是电动汽车驱动系统EMI模型的重要组成部分。在分析电机物理结构的基础上,基于永磁同步电机的集总参数模型,将模型中的电路元件与电机寄生参数联系起来;然后通过理论计算和有限元仿真分析相结合的方法,提出了绕组电感、相间互感、寄生电容、铜耗电阻和铁损电阻的获取方法,并通过实验测量验证了理论计算方法的正确性。基于所提参数提取方法,得到了集总参数模型参数,通过仿真和网络分析仪实验测量进行了所提方法的验证。     

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。     

无电解电容永磁电机高功率因数控制策略

无电解电容驱动系统常采用体积小，寿命长的薄膜电容贮存网侧输入能量，但该拓扑结构易引起网侧输入功率和逆变器侧输出功率耦合的问题。针对无电解电容驱动电路中由于功率耦合导致的网侧谐波含量多和功率因数降低的问题，提出了一种基于二阶广义积分锁相环和比例积分谐振控制器的带相位补偿的逆变器输出功率控制策略以改善网侧电流品质。首先，通过分析无电解电容驱动系统的电路拓扑结构，明确无电解电容驱动系统高功率因数条件；其次，利用二阶广义积分锁相环获取网侧电压的相位与幅值信息，并利用基尔霍夫电流定律计算逆变器输出功率相位补偿角；然后，建立了基于比例积分谐振控制器的逆变器输出功率控制回路，将逆变器输出功率调节接近理想值。最后，对比实验结果验证了所提方案的有效性。     

低干扰低损耗新型MOSFET三阶驱动电路

由于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)存在开关速度快、驱动容易等特点，故在变流电路中大量使用，但由此而产生的电磁干扰也越来越严重。驱动电路作为功率单元与控制电路的接口，其性能对电磁干扰的影响十分重要。该文在对MOSFET开关暂态过程进行详细地分析后，提出一种新的驱动电路，该驱动电路在不影响开关速度的情况下可以减小电磁干扰及开关损耗，而且该驱动电路与传统驱动电路相比仅需增加几个额外的低压器件，易于实现。文中最后给出了三阶驱动电路与其它几种不同驱动电路开通与关断时的电压电流波形及相应的传导发射。实验结果表明该驱动电路电磁干扰小，功率损耗低，开关速度快，无电压及电流的过冲现象，实现了驱动电路的优化。     

高频开关电源功率变压器的漏感

随着开关电源的日益广泛应用,电源的高频化、小型化等导致电磁干扰(EMI)问题在大多数应用环境中十分突出。作为开关电源核心部件的功率变压器的漏感是高频开关电源的主要干扰源之一。论述了高频开关电源中与功率变压器漏感有关的电磁干扰,分析了漏感产生的原因,讨论了漏感的计算方法,并给出了测量漏感的常用方法。     

考虑交叉耦合时电动汽车用内置式永磁同步电机交直轴电感计算

内置式永磁同步电机(IPMSM)以高转矩电流比、更宽的调速区间、高功率密度、高效率等优点在电动汽车领域应用广泛。电动汽车用IPMSM磁路结构复杂,饱和程度高,造成交直轴磁路的交叉耦合,使得交直轴之间产生互感。对交叉耦合现象进行了磁路分析,阐述了其对磁链和电感参数的影响。采用冻结磁导率法(FPM)和有限元法(FEM)对交直轴电感进行计算,并对电感参数随电流变化情况进行了定量分析。对比2种计算方法得出的交直轴电感参数,发现计算结果吻合较好。最后,对比分析了2种方法计算交直轴电感的优缺点,分析表明以FEM为主FPM为辅计算交直轴电感参数,能保证电感参数的精确度,缩短计算时间。     

基于耦合漏感的四绕组变压器暂态模型及短路计算

为确保含四绕组变压器的变电站保护整定可靠性,需研究精细化的四绕组变压器暂态模型及其短路计算等值电路。分析常规变压器等值电路的不足,推导了修正的耦合漏感等值电路,根据三相三柱式四绕组变压器的拓扑结构,运用对偶性原理建立了基于耦合漏感的四绕组变压器电路-磁路暂态模型;利用漏磁路的互阻抗远小于漏阻抗的特点,推导了用于短路计算的四绕组变压器简化等值电路以及零序阻抗。根据某地220 k V变电站实例进行仿真计算,结果表明所提出的四绕组变压器暂态模型及短路计算方法能够更准确地计算含四绕组变压器变电站的短路电流。     

直流电网挂接单个三相逆变器的差模传导干扰

为研究挂接单个三相逆变器的直流电网的差模传导干扰,分析了干扰源和耦合路径并建立了差模传导干扰的频域等效电路,在10 kHz~30 MHz频率范围内分析了实验测得的相关器件参数。结果表明计算得到的差模传导干扰频谱和实测频谱一致,证明提出的差模传导干扰频域等效电路及其分析的正确性。研究阻性和感性负载变化下的差模传导干扰所得结论在实测和计算下基本一致。     

不同电压等级部分耦合线路的单回线故障分析

由于建设时间的不同,因此输电系统中会出现不同电压等级部分耦合的输电线路。这种线路故障时,由于存在零序互感,给故障分析带来了难度。针对这一问题,将耦合部分的线路,先分别进行传统的序分量分解,得到完全解耦的正序分量、负序分量和存在耦合的零序分量;然后再借鉴六序分量法的思路,把零序分为同向量和反向量,对零序互感进一步解耦;最后,利用零序电流电压之间的关系,对非耦合部分进行阻抗修正。根据故障时的边界条件,研究了不同电压等级部分耦合线路的序分量特征,给出了发生单回线故障时的复合序网图,解决了不同电压等级部分耦合线路故障计算的复杂问题。PSCAD仿真结果表明,该方法非常适用于不同电压等级部分耦合线路的故障分析,且短路分析计算具有精确性、实用性和有效性。