高频变压器传导共模干扰分析与评估

为了搭建适合工程批量应用的高频变压器共模抑制特性评估平台,分析变压器的共模噪声传导机理,研究变压器通道上共模噪声的传导特性,评估变压器对共模噪声的抑制能力。首先,通过函数发生器产生高频跳变电位信号,将其施加于变压器原边绕组以模拟变压器的共模噪声传输特性;其次,采用示波器捕捉共模信号在采样电阻上产生的电压降的值,判断变压器对共模噪声的抑制效果,分析评估平台中采样电阻的阻值选取对评估结果的影响;最后,对比评估结果与传导电磁干扰频谱的测试结果,验证所提变压器共模抑制特性评估方法的有效性。

考虑频变特性的共模电感宽频段阻抗建模方法

共模电感由绕组和磁芯组成,锰锌铁氧体可以作为共模电感的磁芯,其高频参数的频变特性使共模电感的阻抗特性在150 kHz~30 MHz内呈非线性。针对传统共模电感集总电路模型与实测阻抗特性存在较大偏差,难以准确预测共模电感在高频段阻抗特性的问题,分析磁芯材料参数与绕组绕制方式对共模电感高频阻抗特性的影响;从共模电感分布电容特性的角度阐述磁性材料参数与绕组结构对分布电容大小的作用机理;提出考虑磁芯相关频变参数的共模电感宽频段阻抗仿真建模方法,结合阻抗测试验证所提方法的有效性。

应用于车载充电机的三相四线制差共模集成电感——一种带“准十字”差模磁支路的差共模集成电感

随着环保、节能意识不断深入人心,对新能源电动汽车及其车载充电机的要求越来越高。磁性元件作为车载充电机中一类重要的元器件,也相应获得越来越广泛的关注与研究。针对车载充电机抗电磁干扰滤波电路中三相四线制差共模电感的集成进行理论分析和研究。基于电源应用背景、差共模电感集成原理及业界和学术界已有集成方案的对比分析,提出1种采用“准十字”差模磁支路的三相四线制差共模集成电感,通过对集成电感单体的磁场特性分析、偏磁情况下的电气性能研究及上机测试,验证了所提集成方案的有效性,可显著减小三相不平衡电流情况下差模磁支路的偏磁问题并有效帮助电源改善抗电磁干扰性能。

基于转移阻抗模型的功率回路和信号回路间串扰建模与试验验证

由于列车和船舶上的空间有限,互连非屏蔽线缆的空间非常小,导致非屏蔽线缆之间存在严重的串扰问题,其中功率回路对信号回路的串扰会严重影响信号的质量和系统的正常运行,因此有必要估计功率回路中共模和差模电磁干扰对信号回路的影响。为此提出了一种可扩展的级联多端口网络模型,可对线缆间共模和差模串扰进行精准建模,准确估计出功率回路对信号回路的影响。最后,搭建了试验台架进行验证,实验结果验证了该方法的有效性。

基于电磁带隙结构的平衡五频带滤波器设计

为满足现代微波滤波器高噪声抑制和多功能的性能需求,将电磁带隙结构(EBG)与微带线结构相结合,设计了一款具有高共模抑制的可调谐五频带平衡带通滤波器(BPF)。所提出的BPF结构由多对EBG谐振腔及平衡微带-槽线转换结构(MSTS)所组成,采用嵌套环型槽线来减小器件的插入损耗(IL),通过调节EBG结构中间金属柱半径和顶层槽线来实现对耦合系数Ki和外部品质因数Qe的控制。BPF的通带可调谐特性可以通过改变电容C的大小实现,所提出的BPF在整个频带范围内表现出出色的(CM)抑制特性。为验证理论的有效性,加工制作了一款频率范围在2~4.2 GHz的平衡五频带带通滤波器,五个频带的中心频率依次为2.15,2.49,2.94,3.46,3.95 GHz,测试结果显示在2~4.2 GHz的范围内滤波器的CM抑制超过-40 dB,滤波器整体尺寸为0.69λg×0.95λg。测试结果与仿真结果具有良好的一致性。

基于电磁干扰源特征的GTEM辐射干扰测量方法

针对吉赫兹横电磁波(gigahertz transverse electromagnetic,GTEM)小室辐射电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)测试精度较低及辐射源特征无法识别的问题,提出了基于Wilson算法、Lee算法和近场波阻抗理论的辐射源特征分析方法,并根据不同的辐射源特征分别提出了基于极差均值算法的共模辐射噪声测试方法以及基于方差算法的差模辐射噪声测试方法。实验结果表明,利用文中方法能够有效判断辐射源特征,提高辐射EMI测试精度,为辐射EMI测试与分析提供理论依据。

用于电磁干扰分析的共模扼流圈高频模型

共模扼流圈的高频特征极大地影响了电磁干扰(EMI)滤波器抑制传导EMI噪声的性能.为了准确地评估和预测EMI滤波器的性能,提出了一种基于150 kHz^30 MHz阻抗测量的共模扼流圈高频建模方法,建立了可用于EMI性能分析的差模模型和共模模型.采用Foster网络来表示共模模型参数随频率而变化的特征,并且通过一个实例给出了共模扼流圈的高频集总参数模型.通过比较共模扼流圈插入损耗的测量结果和仿真结果,证实了所提出的共模扼流圈高频建模方法的可行性.

强场电磁辐射效应测试方法研究进展与发展趋势

为解决强场电磁辐射效应测试的技术难题,把握不同测试方法的优缺点和适用范围,明确技术发展方向和研究重点,系统分析了均匀场全电平辐照、电磁混响室内整体辐照、共模电流注入和差模电流注入等电磁辐射效应测试方法的研究进展,分析了各类测试方法的适用范围,明确了等效测试方法必须与传统全电平辐照法测试结果相一致的技术发展要求。根据大尺寸设备强场电磁辐射效应准确测试的需要,指出了辐射效应测试方法今后的发展方向:发展强场电磁环境高效模拟技术,解决传统全电平辐照法的技术瓶颈;建立基于混响室的效应测试结果与传统辐照法测试结果间的等效关系;扩展电流注入法等效辐照法的适用范围,提高注入试验方法的工程实用性;将不同的等效测试方法结合,发展混合等效测试方法。

传导电磁干扰噪声分离方法研究与新进展

介绍了传导性电磁干扰噪声分离的目的及意义,回顾了最近几年噪声分离方法的研究进展,比较了各种噪声分离方法的优缺点.提出了优良的传导性电磁干扰噪声分离器应满足的设计要求.最后给出了两个典型器特性的理论仿真和测量结果,讨论了传导性噪声分离器的研究发展趋势.

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。

开关电源远场共模电磁辐射模型及其特性研究

针对一台小功率反激式开关电源,从线缆共模辐射的角度辨识其主要共模电磁辐射等效激励源和辐射体结构,得出新形式的简化共模辐射模型。用Ansoft HFSS软件考察了该模型的远场辐射特性,通过与实测结果对比,验证了其有效性。最后,仿真研究了输入/输出线缆长度、电网共模射频阻抗、地平面、线缆布局等因素对共模远场辐射的作用。

一种可实现两组池板独立MPPT控制的新型双逆变器光伏并网变流器

为了实现光伏系统大容量高效率的运行需求,本文提出一种新型双逆变器串联的光伏并网变流器拓扑。通过建立双逆变器串联系统的数学模型,得出了在光伏系统中抑制共模漏电流的调制方法,进而实现了对双直流侧电压的稳定控制和两组串联光伏池板的独立最大功率点跟踪控制(MPPT),有效降低光伏系统的初始成本并提升发电效率。文中通过仿真和实验,验证了提出方法的有效性。

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。

汽车线束等效模型及其在电磁辐射敏感度仿真中的应用

线束是导致汽车设备或系统不能满足电磁兼容限值的主要原因之一,建立计算简便且能准确反映电磁特性的线束模型是汽车电磁兼容建模的要点。文中建立了用于电磁辐射敏感度计算的线束等效模型。首先提出了等效波阻抗的定义并导出了计算方法;根据原始导线终端阻抗与等效波阻抗的大小关系将其分成最多四组等效导线,从而使复杂的线束得以简化。给出了多导体传输线单位长度电容矩阵和电感矩阵的计算方法,推导了等效导线的电感矩阵和电容矩阵。验证了基于有限元方法的电磁场仿真软件HFSS计算导线感应电流的有效性。对9根导线组成的线束等效处理及其共模电流的仿真结果表明,文中的等效方法是正确的。该等效模型能有效降低线束建模的复杂度,可用于研究汽车线束高频条件下的电磁辐射敏感度问题。

电动汽车共模电流抑制方法的研究

针对电动汽车中沿电缆和底盘传导的共模电流是电动汽车产生电磁干扰的重要原因,分析了共模电流传导回路的阻抗特性,分析结果表明,在研究频率范围内(1～30MHz),共模回路存在串联谐振和并联谐振,分别导致共模电流出现极大值和极小值。为了抑制共模电流,基于互感原理开发了一种有源共模电感,与传统电感相比,有源电感具有较大的电感量和较好的高频特性,有源电感在电缆的适当位置可以产生最佳的共模电流抑制效果。

共模骚扰的成因与对策

共模骚扰往往是造成电子电气产品工作失灵或辐射发射测试超标的主要原因。它主要可以分为两种 :一种是侵入设备的共模骚扰 ,另一种是从设备内部辐射出来的共模骚扰。侵入设备的共模骚扰主要由地环路引起 ,因此在设计上采用平衡电路或设法切断地环路可以提高设备的抗干扰性能。设备内的共模骚扰通过连接线向外辐射 ,相当于一副不对称振子天线 ,可以采用共模滤波器或屏蔽电缆等措施。但最根本的应该是在印刷电路板设计、元器件布置和连接线的安排上下功夫 ,抑制共模骚扰源的产生。本文将理论与实例相结合 ,对这两种共模骚扰的成因、表现形式和抑制对策进行了系统的介绍。

整流—逆变系统共模电磁干扰分析

在整流—逆变系统中,功率开关器件的高频动作会产生巨大的dv/dt,di/dt,形成严重的电磁干扰(EMI)。为了预测进而抑制系统的共模传导电磁干扰,需要研究其建模和分析方法。通过与单相逆变器共模干扰模型进行对比、分析共模电磁干扰源和传播途径,构建了用于研究整流—逆变系统共模电磁干扰的等效电路。在10 k Hz^30 MHz频段,对整流器、逆变器以及系统的共模干扰进行了仿真和测试,预测结果与实测结果对比基本一致,证明了提出的共模电磁干扰等效电路模型及其分析方法的正确性。

基于S3C2440嵌入式系统主板的电磁兼容性设计

为解决嵌入式高速主板存在的电磁兼容性问题,以基于S3C2440的嵌入式系统主板为平台,结合EMIStream,Hyperlynx仿真软件,对整个主板设计进行板极电磁干扰控制,采用源端串联端接阻抗的方法有效地减小了共模辐射和差模辐射干扰对整个主板产生的电磁兼容性影响。结合仿真,采用源端端接阻抗的方法可消除潜在电磁干扰问题,减小了开发周期和开发成本。

用FDTD法分析散热片屏蔽层对耦合电容的时频特性影响

散热片是保障电力电子器件在正常温度下工作的一个必不可少的部件 ,而散热片与电力电子器件间的电容耦合是电力电子装置产生共模辐射的主要原因之一 ,其对研究电力电子装置的辐射发射特别重要。本文首次采用 FDTD法计算了散热片和电力电子器件间的高频耦合电容 ,重点研究了置于电力电子器件与散热片之间的屏蔽层对耦合电容时频特性的影响。计算结果表明 :高频端 ,散热片和电力电子器件的尺寸与所关心的波长相比拟 ,分布参数影响了该电容的数值。该耦合电容已经不能看作简单常数 ,而是一个随时间、频率变化的量。对本文设计的模型 ,加有屏蔽层时 ,耦合电容减小。结论说明 ,不能用静电场推导的电容公式简单计算频率很高时的耦合电容 ,也可以这么说 ,某些低频时建立的概念解释不了频率很高时的物理现象。

低共模干扰的永磁同步电机驱动系统模型预测控制

为了解决永磁同步电机驱动系统中传导共模干扰问题,本文提出一种降低系统共模电压的主动抑制方案。在传统的模型预测控制方法基础上提出一种新型改进方法,该方法避免使用零矢量,并且从系统延时和开关频率方面做了相应的优化措施。针对系统延时引起的控制性能下降现象,采用了延时补偿策略以改善传统模型预测控制的预测精度。设计了优化的矢量选择方法,仅允许特定的电压矢量参与代价函数的计算与比较,可以降低控制器的运算负担,同时也避免了因任意开关状态之间的切换造成的开关频率增加。时域及频域的仿真结果表明,该方法能有效降低永磁同步电机系统中三相逆变器输出侧的共模电压,实现开关频率和定子电流纹波的减小。