VFTO对电子电压互感器的传导干扰分析及其抑制措施研究

以空气绝缘变电站隔离开关操作为干扰源对象,建立电容分压型互感器传感单元等效电路,分析电容分压型互感器传感单元自身参数对分压比频率特性的影响,并结合隔离开关分合容性小电流仿真电路研究特快速暂态过电压传导干扰下互感器传感单元的输出电压。通过仿真分析避雷器、阻波器及双RC滤波和瞬变抑制二极管组合防护电路的抑制作用,结果表明避雷器对空气绝缘变电站隔离开关操作产生的特快速暂态过电压抑制效果并不理想,甚至会使峰值升高;阻波器能有效抑制特快速暂态过电压中的高频分量;双RC滤波和瞬变抑制二极管组合防护电路不仅将传感单元的输出电压限制在了允许范围内,还滤除了其中的高频分量。

牵引变压器传导干扰建模与仿真

为准确分析电力机车与电动车组牵引电传动系统的传导干扰问题,有必要建立一种牵引变压器的宽频等效电路模型。通常牵引变压器内部构造是未知的,只能基于牵引变压器外部端口测试的方法进行建模,因此采用三电容等效电路模型的建模方法。此外,对实际牵引变压器进行了测试,得到相关参数并建立模型,最后对比仿真与试验的结果,进一步验证了牵引变压器三电容等效电路模型的正确性。最后将该模型应用于牵引电传动系统,对其传导干扰进行了仿真,也体现了该模型的准确性。

动车组牵引系统传导干扰电流监测探头的设计

动车组牵引系统绝缘栅双极型晶体管开关模块的快速通断会在变流器输入输出侧产生差模传导电流,该电流会导致牵引变流系统传导干扰的产生,因此差模传导电流可以用于牵引变流器工作状态的监测。针对满足差模传导电流探头的带宽、灵敏度和尺寸的设计需要准确地求解电流探头的关键寄生参数的问题,提出了一种求解集总参数的方法。通过理论分析和三维软件仿真,对磁芯、绕线和尺寸进行合理选择,最后设计出一个小尺寸、高阻抗的高频电流探头以及相匹配的校准夹具。校验试验结果表明,电流探头满足设计需求,可以动车牵引系统传导干扰电流监测提供技术支持。

开关瞬态尖峰传导干扰下放大器防护设计

电源线瞬变尖峰是由感性负载通断引起的干扰信号,在系统平台状态切换与设备通断过程中产生的时域尖峰信号如果不加控制,将造成平台其他设备性能降低或功能丧失,甚至物理损坏。针对平台操控产生的开关瞬态尖峰信号传导干扰发射链路驱动放大器故障,分析其干扰路径,分别阐述共电网传导干扰原理和共地耦合干扰机理;然后,采用高频滤波技术滤除尖峰信号包含的高频分量,并基于接地技术增加地环路阻抗,利用隔离电源模块同时切断共地耦合及电网传导回路。试验结果表明:当地回路注入干扰信号幅度达到12.4 V或-4.1 V时,非隔离电源状态下驱动放大器失效,与平台故障现象一致;隔离电源状态下,即使地回路注入干扰信号幅度达到±36 V,驱动放大器仍工作正常。当设备A壳体注入干扰信号时,未采取防护措施的测试件出现故障,与平台故障现象一致,而采取防护措施的测试件工作正常。

传导干扰共差模分离的滤波器优化设计方法

电源线传导发射(CE102)是GJB 151B-2013提出的强制检测项目。针对CE102易超标问题,提出基于传导干扰共差模分离的滤波器优化设计方法,精准地分离共模干扰和差模干扰,同时充分考虑实际产品干扰源的阻抗特性,有针对性地设计滤波器的拓扑结构和各个元件的参数,保证设计的滤波网络遵循阻抗最大不匹配原则,满足共模、差模干扰抑制要求。VPX电源模块加装设计的滤波器后,CE102测试结果明显改善,测试范围内的主要超标频点产生了50 dB以上的衰减量,满足GJB 151B-2013的考核要求,验证了所提出的EMI滤波器设计方法的有效性,对解决CE102超标问题有较好的指导意义。

功率因数校正电路杂散磁场对传导干扰发射作用的分析研究

开关电源主电路产生的强杂散电磁场会影响EMI滤波器的衰减性能。在细致分析功率因数校正(PFC)开关电源电感产生的杂散磁场特性和电源电磁干扰(EMI)滤波器共模电感的磁场敏感性基础上,实验考察了PFC电感和EMI共模滤波器间的磁耦合作用,建立了包含磁场耦合效应的PFC开关电源差模传导干扰高频模型。利用该模型,分析了空间耦合差模干扰成分的比例,阐明了电源差模干扰发射异常的原因;说明了因感应电压造成的火线、中性线传导干扰发射不均衡现象;根据磁耦合机理,提出了几种改善电源的差模干扰发射的措施,并进行了验证。

空调驱动器PFC电路传导干扰抑制研究与应用

功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路对空调器电流谐波抑制和提高整机功率因数具有重要作用。在空调驱动器高频化、小型化发展趋势下,PFC电路的载频不断提升,目前已达到60 kHz频率,但因PFC电路高频开关导致的传导干扰问题也愈加突出。针对此问题,提出一种干扰抑制方法,通过近场耦合抑制和高频噪声吸收的方式分别对传导干扰中的差模干扰和共模干扰进行处理,降低干扰幅值。并在3匹空调整机进行验证,EMI改善前PFC传导干扰测试曲线最高点平均值相对国家标准余量为0 dB,改善后测试余量为11 dB。测试结果符合电磁兼容国标要求,验证了方法的有效性,且方法具有较好的成本优势,适合在空调产品批量应用。

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。

开关电源变换器传导干扰分析及建模方法

电磁干扰的复杂性在于缺乏干扰源和干扰耦合通道的精确描述,实施干扰预测常常依赖于设计者的经验或庞大的数值仿真模型。该文针对应用广泛的开关电源变换器提出一种传导干扰分析和建模预测方法。基于时域测量波形诊断干扰与开关动作的本质作用关系,对 3 种主导干扰模式的产生机理和耦合通道分别进行了分析和研究。根据不同模式干扰的传播通道等效出相应的电路模型,并给出了模型参数的测量及计算方法。实验测试结果证实了该文方法的正确性。

挂接三相逆变器的直流电网共模传导干扰研究

研究了直流电网挂接一个三相逆变器的共模传导干扰问题,通过研究共模传导干扰的传播途径,得到一个新的共模传导干扰频域等效电路,并提出一个由逆变器中电力电子开关产生的共模干扰源,利用实验得到的电机及有关器件的频域阻抗特性,对直流电网挂接一个逆变器的在0～150kHz频段的共模传导干扰进行了计算研究,与实验结果比较基本一致,证明文中提出的共模传导干扰频域等效电路及干扰源的正确性,并给出了挂接一个三相逆变器的直流电网共模传导干扰的特征。

空间静电放电传导干扰分析方法研究

应用空间静电放电 (SESD)传导干扰的集总单元模型 (LEM )分析方法 ,提出了空间静电放电源电路等效模型、航天器结构LEM模型和星上电缆LEM模型的建模方法 ,对实际卫星平板型天线系统的SESD传导干扰进行了分析研究。结果表明LEM方法用于航天器SESD传导干扰分析是有效的 ,通过对静电放电传导干扰的分析 。

感应电机传导干扰频段Π型共模等效模型

脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)逆变器产生的共模电压会在感应电机内部的寄生耦合回路中产生共模耦合的漏电流和轴电流,带来显著的负面效应。为研究PWM驱动系统的共模电磁干扰,在分析电机内部寄生参数的基础上,指出感应电机绕组可视为均匀传输线,且共模电流沿绕组传播时的阻抗为定值。据此提出一种构建感应电机传导干扰频段高频共模等效电路的实验方法,并建立新型π型等效电路,适用于分析和预测PWM电机驱动系统整个传导干扰频段(0.15～30MHz)的传导共模电磁干扰。仿真和实验结果验证了该模型的正确性。

GIS电站内传导干扰计算模型的建立

为了仿真计算GIS电站内由开关操作在二次回路产生的传导干扰,提出了GIS传导干扰整体计算模型的概念,并建立了模型。在这个整体模型中,用有理函数建立了用于计算容性传导耦合的PT/CT的高频模型和用于计算阻性传导耦合的多端口地网模型。这些模型是基于实测数据采用矢量匹配法建立的。把这些有理函数模型植入EMTP后,不仅可以计算一次系统的特快速暂态过电压和暂态地电位升高,还可计算二次系统的干扰信号。

电磁脉冲传导干扰环境与抗扰度测试系统

核电磁脉冲传导干扰是电磁防护研究的一项重要内容。随着设备与系统信息化和网络化程度的不断提高,各类设备使用的金属线路种类繁多、规模庞大,电磁脉冲通过线缆耦合对电子、电气设备及控制系统的安全运行构成了严重威胁。本文根据有关国际标准对核电磁脉冲形成的传导干扰环境进行了分析和总结,在此基础上组建了传导干扰抗扰度的测试系统,对其实际应用进行了实验。

卫星静电放电传导干扰耦合的试验研究

通过进行卫星电子系统空间静电放电(ESD)传导干扰的地面评价试验,可以直观地了解卫星结构及电缆中ESD传导干扰的耦合规律,对于静电放电传导干扰的防护设计具有指导意义。针对空间平板介质型天线系统的ESD传导干扰,设计了两种ESD传导干扰试验方法及其试验装置,进行了单点电流脉冲注入法和容性电流耦合注入法ESD传导干扰耦合评价试验,试验结果表明,利用上述方法进行空间电子系统的ESD传导干扰评价试验是有效的,其试验结果对于航天器防静电设计具有重要实用价值。

逆变器驱动电机系统EMC模型建立及直流侧传导干扰研究

针对逆变器驱动电机系统建立了EMC(电磁兼容)模型,其中改进了三相异步电机的EMC模型,通过构建实验系统,对系统的直流侧传导干扰进行了测量,并采用Simulink工具对系统进行了时域传导干扰分析,仿真结果与实验吻合,结果显示主要传导干扰出现在逆变器载频的整数倍附近,在0～150kHz频段中随频率增加,传导干扰增大,其中共模传导干扰占主要成分.

接地系统对附近构筑物的传导干扰分析

故障电流通过变电站接地系统散流时会对周围构筑物接地、管道系统的传导干扰影响。结合接地系统地表电位和管道涂层耐受电压值这两个重要参数,分析了土壤结构、间隔距离变化时,变电站接地系统对周围接地系统和管道的传导干扰。结果表明,随着间隔距离的增加,传导干扰有减少的趋势。在距离不变时,土壤结构对传导干扰水平有显著影响。对长距离的管道系统,涂层耐受电压最大值还受到管道涂层电阻的影响。

基于晶闸管开关特性的SVC传导干扰仿真模型

为分析和预测由静态无功补偿器(SVC)产生的高频传导电磁干扰,基于晶闸管的动态开关特性,给出了SVC传导干扰仿真的建模方法,它以非线性时变电阻作为晶闸管宏模型的内核,建立含有晶闸管控制电抗器(TCR)支路与晶闸管开关电容器(TSC)支路的SVC仿真模型。模型中晶闸管的动态开关特性由非线性时变电阻阻值的变化来表示。此外,为提高传导干扰预测水平,在仿真模型中还加入了测量传感器的幅频特性校正算法。通过增加一阶导数信息,该校正算法改进了复向量拟合法,以进一步提高拟合精度。SVC传导干扰的仿真结果与现场实测数据相比具有相似性,表明晶闸管的动态开关特性是导致高频传导干扰的主要原因。

开关电源共模传导干扰模型的研究

该文分析了一台单相小功率回扫式开关电源的传导干扰源和共模干扰传播通道,在细致分析回扫变压器绕组和屏蔽层作用的基础上,建立了开关电源的共模传导干扰电路模型。具体说明了各干扰源的作用。根据模型,提出了串联共模变压器和并联补偿绕组的方法,以改善电源输出端共模干扰的抑制效果,并进行了验证。文中对输出采用同步整流管对共模传导干扰模型的影响也进行了分析。

隔离开关电弧模型及对Rowgowski线圈电流互感器的传导干扰研究

为了准确分析隔离开关开合容性小电流过程中电弧放电对110 kV罗氏(Rowgowski)线圈电流互感器的干扰情况,采用ATP-EMTP中的TACS元件建立了动态电弧模型。参考标准GB/T 1985—2014,建立隔离开关开合容性小电流试验电路,结合所建立的动态电弧模型,仿真得到隔离开关开合过程中,所产生电磁干扰的电流最大幅值为576 A。电压最大幅值标幺值为1.8 p.u.,暂态电流频率高达210 kHz。同时分析了电源侧对地杂散电容、接地电阻等因素对隔离开关电弧模型参数的影响。并建立了相应的实验线路,实测了隔离开关开合容性小电流过程中的暂态波形。通过对比实测与仿真产生的电弧放电电压、电流波形,发现两者暂态电流、电压变化过程相符,验证了所建电弧模型的正确性。