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。     

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。     

尖脉冲干扰滤波器设计的关键问题

提出了用磁芯电感器与穿心电容器相结合的尖脉冲干扰滤波器设计方案.论述了磁芯电感器滤波原理,给出并分析了该滤波器设计中的关键问题:采用LC滤波器,其中L为分布电容可以忽略的高磁导率磁芯电感器,C为寄生电感很小的穿心电容器;尖脉冲干扰滤波器放在低压电源滤波电解电容器之后;选择无气隙环形高磁导率铁氧体材料的磁芯;按所提出的计算方法确定线圈匝数和磁芯截面积.该方案能保证所设计的滤波器是经济、实用的.     

A planar integrated RCD snubber/voltage clamp

In order to reduce the cost, size, and weight of power electronic systems, it has become necessary to integrate electromagnetic structures, which until now have been constructed with discrete components. This approach not only reduces the component count, but also gives much greater control over parasitic elements. In this article, the authors describe an electromagnetically integrated resistor-capacitor-diode (RCD) snubber/voltage clamp that uses a planar construction technique. The design and construction are described and the performance is verified experimentally. Some advantages of the integrated component over its discrete counterpart are also given     

利用平面线圈消除电容器寄生电感的影响

电容器是滤波器的重要组成部分,其寄生参数对高频滤波性能有重要影响。本文设计了一种新型的电容器寄生电感的"消除器",以消除电容器的寄生电感的影响,该"消除器"采用平面化的PCB线圈,其上下层绕组的交错排布,有效降低二次寄生电容。本文分析了寄生电感的消除原理及"消除器"的二次寄生电容问题;建立了其3D有限元模型,对"消除器"的参数进行了分析计算,计算与测量结果极好地吻合;将该类"消除器"应用于电容器寄生参数的抵消,实验表明电容器高频性能得到了明显改善。     

风电系统网侧LLCL型滤波器特性分析及仿真研究

风力发电系统通常采用L型和LCL型滤波器,这2种滤波器对变流器开关频率附近的高次谐波抑制能力相对有限。为此提出了LLCL型滤波器,即在LCL型滤波器电容支路中串联小电感达到开关频率处串联谐振,从而实现最大程度减小开关频率附近谐波对电网的影响。分析了L型、LCL型、LLCL型滤波器的结构及滤波特性,讨论了LLCL型滤波器参数的设计约束条件。仿真结果验证了LLCL型滤波器对开关频率附近的高次谐波抑制效果更显著,相对于LCL滤波器,在滤波器总电感相同的情况下,经过LLCL滤波器滤波后的电流纹波含量更少,开关频率附近的谐波含量更少,谐波畸变率更小。     

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     

单相LCL并网逆变器电流控制综述

并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度.就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧电感电流反馈的直接电流控制策略,以及采用部分逆变器侧电感电流和部分电网侧电感电流反馈的混合控制...     

Fully integrated active-Rc filters using mos and non-balanced structure

A technique for implementing fully integrated continuous time non-switched capacitor filter has been recently reported in the literature. the technique uses a balanced structure using op-amps, capacitors and MOS transistors operated in the non-saturated region as voltage-controlled resistors. In order to eliminate the non-linearity of the MOS transistors over an extended voltage range the current techniques use fully balanced circuits. This paper provides a simple technique for cancellation of non-linearities, thereby reducing the number of elements, and proposes several simple circuits. the technique is then used in the design of high-order filters.     

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。     

低互感高品质因素无源滤波器的优化设计分析

为降低无源滤波器中三相电抗器互感对单调谐滤波器滤波效果的影响,通过理论分析表明,将其严格按照水平三角方式排列摆放,可有效抑制相间电抗器互感;采用考虑无源滤波器性能和系统总成本的多目标模糊优化方法设计无源滤波器参数,能将多个优化目标转换为单目标的优化求解问题,设计出具有低互感高品质因素的无源滤波器,混合型滤波器系统。新方案投入运行后,取得了较好的现场效果。     

三相电压型整流器的LCL型滤波器分析与设计

提出了一种LCL型滤波器的新型设计方法,利用电流的纹波限制,求出了滤波器的总电感值.滤波电容使电感分为两个不对称的电感,利用电容吸收的无功功率得到了滤波电容器的值.以谐振频率这个重要参数作为中间变量,得出了关于两个不对称电感比例的二次方程,通过对方程的求解,可很容易得到滤波器的电感参数.对样例滤波器的设计过程进行了详细介绍,系统的仿真结果也证明了文中提出的设计方法是可行的.     

EMI characterization and simulation with parasitic models for a low-voltage high-current AC motor drive

In this paper, a 12-V 1-kW permanent-magnet ac motor drive is tested extensively at a wide frequency range, and the frequency spectra are partitioned for identification of noise sources and their propagation paths. Switching characterization of the power MOSFET and its body diode reverse-recovery characterization are evaluated for circuit modeling. The parasitic components and common mode path are identified and measured with the time-domain reflectometry (TDR) method. The inverter circuit model is then constructed with major parasitic inductance and capacitance in device modules, passive components, leads, and interconnects. To verify the validity of the inverter model, a comparative study is performed with computer simulations and hardware experiments. The fundamental mechanisms by which the electromagnetic interference (EMI) noises are excited and propagated are analyzed, and the significant roles of parasitic elements coupling with device switching dynamics in EMI generation are examined. The results indicate that the identification of parasitic inductance through TDR measurement helps verify the voltage spike during turn-off, or vice versa. The conducted EMI noise caused by parasitic components of bus capacitor, dc bus, and devices is proven to be identifiable with the characterization and simulation techniques used in this paper.     

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...     

基于覆铜箔层压板的无源集成EMI滤波器设计

一种基于CCL交错并联的平面无源集成EMI滤波器结构,运用此结构可将共模电感,差模电感,共模电容集成为一个元件;相比传统EMI滤波器,集成的EMI滤波器实现了电容等效串联电感的最小化。给出了相关参数的计算,仿真集成EMI滤波器和传统EMI滤波器的共模插入损耗。最后制作了实验样机并得出了实验结果,验证了所提结构的正确性与可行性。     

LC耦合式级联STATCOM及其控制策略

不同于常规电感滤波式的静止同步补偿器(STATCOM),LC耦合式级联STATCOM(LC-STATCOM)输出滤波器采用电感和电容串联结构,在容性无功补偿、运行效率等方面更具优势。分析了LC-STATCOM的工作原理和运行性能,并建立离散状态方程。针对LC串联存在谐振的问题,提出了适用于LC-STATCOM的状态反馈控制,可以有效地增大谐振阻尼,改善系统基频增益,提高电流控制性能;基于所推导的离散状态方程,构建了输出电容电压状态观测器,利用电压观测值进行状态反馈可以省去电容电压传感器,降低成本。     

1000 kV GIS用罐式电容式电压互感器

为解决1000 kV电网电压测量中电磁式电压互感器、电子式电压互感器以及电容式电压互感器(CVT)所存在的问题,介绍了一种全新结构形式的电压互感器-1000 kV GIS用罐式电容式电压互感器(罐式CVT)。罐式CVT的电容分压器的高压臂电容采用同轴电极结构,纯SF6气体作为主绝缘,耐受各种过电压能力强分压器输出端引入的特殊结构电感线圈可阻尼特高压GIS中快速陡波对电磁单元的侵入,有效防止传递过电压对二次系统的危害;分压器的结构设计有效解决了邻近效应对误差的影响,有助于降低内部发生铁磁谐振的范围和概率。     

数字滤波器及电感补偿算法在PFC中的应用

传统PFC控制器设计方案中,输入电流的THD主要取决于PFC控制器的控制性能及输入市电电压的质量.针对直流母线电压纹波对PFC控制性能的影响,提出一种新型的数字滤波器,对母线电压误差中的交流分量进行检测及滤除,有效地抑制了直流母线电压纹波对PFC电压环控制器的干扰,使控制器在保持母线电压稳定的同时,其输出的控制量近似趋近平直,从而极大地降低电流环电感电流参考值的畸变率,可以有效地降低输入电流的THD.针对电流环中电感值随电流变化的特点,在PFC电流环中加入电感补偿以提高电流环的追踪性能.最后实验结果验证了所提数字滤波器和电感补偿算法的可行性.     

磁集成开关电容高增益级联Boost变换器

为进一步改善基本级联Boost变换器的电压增益等关键性能,提出了一种磁集成开关电容高增益级联Boost变换器。该变换器利用拆分开关电容的两个倍压单元,使之与级联变换器的前级储能结构重新组合,同时将磁集成技术应用其中,一方面实现高电压增益,同时减小开关管的电压应力与电感电流纹波。分析变换器的各个工作模态,推导出性能参数,给出了磁集成设计方案,最后通过仿真和实验样机实验,验证了理论分析的正确性。