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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

AC/DC变换器传导EMI实验分析

开关电源传导EMI问题一直都备受关注,目前国内外的研究主要还是定性研究,而定量的分析可以更加准确细致的找出传导EMI形成的机理。针对两种典型工作状态下的AC/DC变换器,测试得到了其传导EMI的频域波形,MOSFET漏极与源极间电压波形以及提取了电路中的主要寄生参数,通过对比与定量的分析计算,找出了其传导EMI几处重要峰值形成的原因。最后得出了变压器原边与副边漏感、MOSFET源极与漏极间寄生电容以及MOSFET与散热片之间的寄生电容,是影响开关电源的传导EMI的重要因素。在开关器件导通或者关断时,开关电源的工作状态发生改变,此时漏感或者器件的寄生电容中的剩余能量会引起高频振荡,进而引起了传导EMI尖峰。     

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。     

蓄电池组与高频逆变器阻抗匹配特性研究

分析了采用串联谐振电路的高频高压充电电源的工作原理;对锂离子蓄电池组与采用高频全桥逆变器结构的高频高压充电电源之间出现的匹配问题进行了分析,并给出了解决方案;分析了高频逆变器直流段引线电感和逆变开关寄生电感对高频逆变器开关过程的影响,给出了解决方案,并在40kW/10kV/20kHz的充电电源上进行了实验.     

基于局部元等效电路原理对混合封装电力电子集成模块内互感耦合的研究

低压大电流混合封装电力电子集成模块(IPEM)内部功率电路与控制和驱动电路之间的互感耦合是电磁干扰的主要途径之一，为了准确预测电磁干扰的强度，需要对耦合互感进行精确计算，文中针对这个问题展开研究。首先，分析了功率电路的高频环流问题；其次，采用局部元等效电路(PEEC)原理对高频环流回路与典型控制和驱动回路之间的耦合互感进行了计算；最后，通过仿真和实验对计算结果进行了验证，表明该文对高频环流的干扰分析以及对耦合互感的计算方法是正确并且有效的。     

Modeling-based examination of conducted EMI emissions from hard and soft-switching PWM inverters

For the study of electromagnetic interference (EMI) mechanisms in pulsewidth-modulated inverters, this paper presents an analysis approach based on empirical models of the inverter components and their associated various parasitics. The power switching devices were modeled with a physics-based device modeling technique. Using time-domain reflectometry, the authors characterized the major parasitics in the device modules, passive components, cables, leads and interconnects. Simulations of a full-bridge insulated gate bipolar transistor inverter were then carried out in the time domain under hard-switching and zero-voltage switching conditions. The simulated EMI spectra were compared with the experimental counterparts with the separation of common-mode and differential-mode EMI. The comparisons verified the validity of the proposed modeling approach over most of the EMI frequency range. Also discussed in the paper are the soft-switching effects on the inverter's EMI     

基于“负参数”理论的EMI滤波器寄生参数的双重消除

EMI滤波器是抑制传导电磁干扰的有效器件,但分立元件的自有寄生参数对其高频段性能有重要影响。本文利用两个同侧耦合电感器等效出"负电感"和在电感器中心处连接电容器等效出"负电容"的方法,消除滤波器中的寄生电感和寄生电容。为有效控制二次寄生参数对消除效果的影响,设计了一种新型平面"消除器"和双线并绕串联结构的电感器,其中前者为上、下交错排列的PCB导线构成的圆形线圈,采用3D有限元法计算了两交错线圈的互感,为设计该类消除器提供了一种数值计算方法;后者通过高耦合度的线圈中间节点与地之间接一4倍于寄生电容的电容器,可有效消除电感器的一次及二次寄生电容。将此类具有消除器的元件应用于EMI共模滤波器,以此消除对应的寄生参数,实验表明滤波器的高频性能得到了明显改善。     

变换器传导电磁干扰集中等效模型参数估计方法

介绍了变换器传导电磁干扰集中等效电路的建模方法,从电路的角度上对变换器传导干扰耦合机理进行分析研究,提出了一种简单易行的方法估计变换器的噪声源和内阻抗,结合具体的实验装置验证了本文方法的正确性.研究结果表明应用本文建立的模型可以较准确地对实际滤波器的干扰抑制效果进行预测.     

开关电源中印刷电路板寄生参数对传导电磁干扰影响的研究

研究了开关电源中印刷电路板寄生参数及功率器件瞬态特性产生的传导电磁干扰现象。针对半桥型DC／DC变换器电路拓扑，使用Cadence软件中的Specctra Quest工具提取了印刷电路板上主要印制线的寄生参数，通过噪声等效电路模型的仿真计算，表明高频情况下印刷电路板寄生参数对传导电磁干扰有较大的影响。最后，对两台原理样机(仅印刷电路板布线不同)的工作波形进行了实验测试，实验结果表明功率器件开通和关断瞬间形成的电压和电流突变而造成的高频振荡现象与电路杂散参数有关。最后，对两台原理样机(仅印刷电路板布线不同)的工作波形进行了实验测试，实验结果表明功率器件开通和关断瞬间形成的电压和电流突变而造成的高频振荡现象与电路杂散参数有关，说明在不改变原理电路的条件下，通过合理设计印刷电路板布线可以有效提高开关电源的EMC性能。     

基于积木式交错并联的平面全集成EMI滤波器

为了减少电磁干扰(EMI)滤波器的体积,提高开关电源的功率密度,提出一种基于积木式交错并联的平面全集成EMI滤波器。根据差、共模噪声的频段分布规律,采用温度稳定性较高的薄膜介质材料进行交错并联来实现共模电容的集成,采用电气性能较稳定的Ⅱ类陶瓷材料X7R来实现差模电容的集成,采用PCB绕组来实现共模电感和差模电感的集成,给出了平面全集成EMI滤波器高频差、共模等效电路及其插入损耗的计算公式。仿真和实验验证了所提出的平面全集成EMI滤波器的有效性及其高频差、共模等效电路和插入损耗公式的正确性。     

大功率电力电子装置母排参数提取方法

母排参数是大功率电力电子装置传导噪声模型的重要组成部分。准确提取母排电阻、电感、电容值对精确建立传导模型及主电路结构优化均具有重要意义。基于损耗叠加原理改进了母排电阻的提取方法,并推导复杂波形电流流过母排时的电阻计算公式;总结适用于求解母排电感、电容值的简单解析及有限元仿真方法,并建立实物模型;通过计算、仿真、实测进行对比,验证了求解方法的正确性。     

H桥单元主电路杂散参数对开关暂态过程的影响

以一台H桥IGBT功率单元为对象,基于部分单元等效电路(PEEC)方法建立直流母线的高频等效电路,以基于最小二乘法的曲线拟合提取电容组的等效参数。以单桥臂电路实验中获得的桥臂电压的交流分量作为激励,施加于由母线和电容组模型构成的等效电路上进行仿真,用母线电流的实测波形与仿真波形进行比较验证等效电路的准确性。以此电路为基础,研究了等效电路参数变化对暂态过程的影响。结果表明,变换器的开关暂态过程对主电路寄生电感参数的变化非常敏感     

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。