具有片上电感的改进型梯形声表面波滤波器

针对小体积声表面波(SAW)滤波器性能受封装影响较大的问题,提出了一种新型SAW梯形滤波器电路拓扑结构。通过分析滤波器高频受封装影响造成的远端抑制上翘的现象,从电路结构出发,改变版图设计,实现了片上电感。采用传统梯形滤波器结构和利用纵向耦合双模谐振器型滤波器(DMS)特殊接地结构相结合的电路拓扑结构,有助于提高带外抑制和设计灵活性。在标准的42°Y-X钽酸锂(LiTaO_(3))基板上制作滤波器,通过仿真分析得到中心频率2580 MHz、带宽50 MHz、插入损耗小于2.5 dB的高阶梯形射频SAW滤波器的最优拓扑结构。测试结果表明,通过改变电路拓扑结构关键参数和引入新的传输零点,可改善在高频段内的带外抑制特性。

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。

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.

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.

一种双磁芯差共模电感集成EMI滤波器

滤波电感集成是减小EMI滤波器体积的重要方法之一。在此提出了一种双磁芯差共模电感集成的EMI滤波器结构,分析了共模与差模电感的集成原理,利用磁路分析推导了集成共模与差模电感计算公式,给出了差共模集成电感的设计方法,并分析了磁芯磁阻不平衡对差共模电感的影响,给出了磁阻不平衡应满足的范围。利用二端口模型建立了差共模电感二端口等效电路,并利用A参数矩阵推导了集成EMI滤波器插入损耗。利用有限元分析提取了差共模电感的高频参数,并与实验样机测试结果进行了对比,结果表明有限元分析法获取的参数可以用于理论分析。利用频谱分析仪测试了集成EMI滤波器样机插入损耗测试曲线,测试曲线与计算和仿真曲线对比结果表明,二端口建模理论分析的正确性与二端口等效电路的准确性。

能馈式牵引供电功率模块并联技术

为了满足能馈式牵引供电系统的大容量、高功率密度,以及高可靠性需求,提出了基于功率模块并联的单变流器扩容方案。对比了IGBT直接并联与功率模块并联的异同,分析了开关管开关时刻差异导致并联环流的机理及影响环流大小的因素,提出了利用差模电感抑制环流的方法,并进行了仿真和实验验证。结果表明,功率模块并联存在环流问题,而差模电感则是抑制环流最简单有效的方法。

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。

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。

适应于电网高风电渗透率下的双馈风电机组惯性控制方法

为解决风电渗透率增加带来的电网频率安全稳定问题,在揭示传统微分惯性控制方法缺点的基础上,提出了一种适应于高风电渗透率、大功率缺额条件下的双馈风电机组惯性控制方法,即模式转换法。通过设置系统频率微分、频率偏差逻辑判断条件启动惯性响应,设置转速限制判断条件闭锁惯性响应,实现风电机组在最大功率跟踪工作模式与惯性响应工作模式间自主转换。该方法设置恒定附加电磁转矩步长,惯性响应作用强度不随转速降低而减弱。当系统频率事故发生时,较微分惯性控制方法,模式转换法可使风电机组在稳定运行约束范围内更加有效地抑制系统频率跌落。仿真结果验证了模式转换法的有效性和优越性。

环形平面EMI滤波器差模电感的提取与实现

平面EMI滤波器是电力电子系统小型化、模块化和集成化的一条有效途径,其差模电感是由两个具有对称结构的共模电感产生的漏感实现。作为抑制EMI差模传导干扰噪声的重要部件,差模电感必须得到精确计算和设计。本文求解了应用于环形平面EMI滤波器中共模电感之间漏感计算的解析表达式,建立了漏感提取的数值计算模型,并通过计算与测量结果将两种方法进行了比较。在此基础上,分析了共模电感绕组主要结构尺寸对漏感值的影响,总结了设计中调整漏感值的途径。本文实现了该类漏感结构,实验结果说明建立的数值模型的精确性,调整漏感值措施的可行性,为平面滤波器差模电感的实现提供有益指导。

传导性电磁干扰噪声分离网络识别特性的实验与仿真研究

介绍了传导性电磁干扰噪声分离的目的及意义,并对传导性电磁干扰噪声的分离技术作了讨论,论述了EMI测试中所用的线性阻抗稳定网络(LISN)以及4种分离网络.以实验和仿真的方式重点对其中的两种分离网络的性能进行了研究.通过对比和分析,得出实验和仿真的结果具有良好的一致性,在某些情况下,仿真可以代替实验进行一些研究.通过仿真,进一步探讨了分布电容和元件精度对分离网络性能的影响,结果表明,分布电容对网络的性能有一定影响,Guo网络的分离特性受分布参数的影响较小;而元件精度对分离网络的性能几乎不造成影响.

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(ElectroMagneticInterference)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。

PCB上走线共模电感的研究

本文通过建立基本的多层板微带线模型,针对当走线偏离地平面中心或跨越带割槽地面时,地平面上的寄生电感(共模电感)会使辐射恶化的情况,给出了单根走线及差分对共模电感的定量表达式,对它们的行为作了比较和讨论,这对于实际应用中判断走线是否满足信号完整性及辐射要求具有重要的指导意义.

印刷电路板差分对布线位置不对称引起的共模辐射仿真研究

分析了对称差分对共模电感的成因,并利用半波天线方法估计差分对的共模辐射.利用时域有限差分法计算差分对的共模辐射,估计了随着差分对布线向印刷电路板的边缘靠近时共模辐射的恶化情况和缩小差分对线距对共模辐射强度的抑制效果,并给出了高速互连的常用电平满足共模辐射规范下的布线规则,同时分析了保护走线对共模辐射的抑制效果.

基于高导锰锌铁氧体磁芯的单相共差模磁集成电感器

通过对共模电感器及差模电感器工作原理、特点的分析,利用高导锰锌铁氧体材料制作了单相共差模磁集成电感器。结果表明,使用EI44/30/20高导锰锌铁氧体磁芯制作的单相共差模磁集成电感器,当气隙长度lg为6.7 mm、匝数为10匝时,共模电感量为690μH,差模电感量为28μH,饱和电流超过40 A。

差模零偏置微感抗降压型直流变换方法研究

针对Buck变换器在实际使用中,降压电感的铁心磁通存在非零偏置及控制所造成的问题,提出了一种新颖的差模零偏置微感抗降压型直流变换方法,并将该方法应用于工程实践。该方法的关键在于使用差模电感自补偿特性实现了铁心磁通的零偏置,通过超前臂互补同步控制、滞后臂过零复合同步控制,实现了差模电感在直流斩波条件下的正常工作。

提高地震勘探检波器串的抗干扰能力

地震检波器串在将含有噪声的合成地震波信号转换成电信号时,不可避免地会受到外界电磁感应干扰,主要包括磁场干扰和电场干扰,这两种干扰均为共模信号。从磁场干扰的等效电路分析可知,减少磁场干扰可以通过增加干扰源与有用信号电路距离和减少有用信号回路面积两种方法实现。从电场干扰的等效电路分析可知,电场干扰可以通过平街设计电路来减小。如今地震勘探中绝大多数使用检波器串联形式,组合基距大。通过采用美国NI公司的PXI工业微型机采集检波器串的信号,进行分析后发现,检波器串不平衡是干扰入侵的主要原因,主要表现为对地电容不平衡,而检波器正负极到采集站输入端线段不等长是对地电容不平衡的直接表现。将检波器负极的连接线增加至与正极连接线长度相等,设计平衡的检波器串,可有效地减少共模信号干扰,提高地震检波器串抗干扰能力,实验也证明了这一点。

一种结构对称型电磁集成电磁干扰滤波器分析与设计

针对电力电子变换器高频化发展趋势下电磁干扰(EMI)问题及其给高功率密度化设计带来的挑战,该文利用柔性多层带材(FMLF)技术,提出一种结构对称型EMI滤波器电磁集成设计方案。此方案通过共模(CM)电容-线电感和差模(DM)电容-CM电感基本集成单元推演出基于UU型磁心的L/N对称型EMI滤波器全集成结构,并采用合理的端口配置方式实现CM和DM滤波元件功能解耦,从而简化CM和DM集总等效电路,进而简化其参数分析、整定和设计。以一台输出功率为500W的SiC-MOSFET高频电压源逆变器为实验平台,在利用Maxwell软件进行合理性验证的前提下,分别设计分立型、磁集成型和电磁集成型EMI滤波器样机并进行对比实验,验证了所提方案的可行性和有效性。实验结果表明,在CM和DM插入损耗设计目标相同的情况下,所提电磁集成方案可有效减小体积和质量,有助于提升系统功率密度。

基于柔性多层金属箔的单相全集成EMI滤波器建模、分析与设计

在电力电子变换器高频化发展的驱动下,电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题更加凸显。因此,EMI滤波器成为了电力电子系统的重要组成部分,其优化设计对未来工业应用有着深远影响。文中以SiC-MOSFET单相逆变器为设计对象,研究一种基于UU型磁芯和柔性多层金属箔(flexible multi-layer foils,FMLFs)的EMI滤波器全集成设计方案。FMLFs由电气层、电介质层及绝缘层构成,通过合理设计FMLFs绕组结构及适当安排其端口接线方式,可将EMI滤波器的所有滤波元件集成在一个磁芯单元。以共模(common-mode,CM)滤波元件集成设计为基础,本研究根据不同的差模(differential-mode,DM)衰减需求依次设计3种EMI滤波器全集成结构——CM电感&电容型、CM电感&电容-DM电容型及CM电感&电容-DM电感&电容型。在Maxwell-ANSYS环境下,利用有限元仿真对所设计方案进行可行性分析。最后,通过实验测试验证该方案的可行性和有效性。

一种快速准确计算共模扼流圈动态电感的方法

共模扼流圈是通信线或电源滤波的重要组成部分,其对共模干扰信号的抑制起关键作用。实际应用中,扼流圈内同时存在差模电流和共模电流,当差模电流较大时,不同数值的差模电流致使磁心不同程度的饱和,对应磁化曲线工作点进入非线性区,从而使得共模动态电感数值减小、扼流圈共模干扰抑制能力降低。为快速、准确计算非线性情况下动态电感以评估扼流圈干扰抑制能力,根据场量对称关系建立共模扼流圈简化模型,通过有限元方法计算并提取不同差模电流下线圈电流与磁链的关系,利用Simpson数值微分公式计算磁心不同饱和程度下共模扼流圈动态电感。结果表明:所建简化模型相对全模型计算速度提升4～5倍,同时相比传统向前差商法或中心差商法,其计算结果稳定性高、精度高。