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。

高导磁纳米晶共模电感的优化选型

高导磁纳米晶磁芯以及共模电感的电磁干扰抑制性能优越。为探讨大规模推广使用纳米晶共模电感的可行性,文章比对了锰锌铁氧体、纳米晶两种材质磁芯样品的一系列测试结果,并将锰锌铁氧体和纳米晶共模电感搭载至实际电子产品上进行电磁传导发射测试。结果表明,同等尺寸、同等匝数的纳米晶共模电感在器件的阻抗、感值、共模插损、漏感性能,实际搭载产品的电磁传导发射测试效果,以及磁导率、磁芯损耗、热稳定性等方面均远高于锰锌铁氧体。纳米晶共模电感可通过缩小体积达到与锰锌铁氧体相近甚至更低的生产成本。综合考虑电磁性能、实用性等,新一代纳米晶共模电感可以大规模推广使用。

基于自组织迁移算法的共模扼流圈高频特性建模

共模扼流圈是EMI滤波器的关键组件,主要用于传导干扰中的共模电流抑制。为了便于EMI滤波器抗干扰特性的仿真研究,提出了一种共模扼流圈的高频特性建模方法。首先,利用矢量网络分析仪测量共模扼流圈的共模与差模阻抗数据。然后,使用自组织迁移算法分频段处理共模扼流圈的阻抗数据,提取出仿真模型的RLC参数,结果表明利用算法分频段处理阻抗数据的方法,既使得所建立高频模型具有较高的精确度,也降低了对高性能计算机需求。最后,对一款共模扼流圈高频特性进行了建模,并通过仿真与实测的阻抗数据对比,验证了建模方法的有效性,为EMI滤波器的仿真与设计提供了参考。

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。

开关电源滤波器设计及性能仿真研究

介绍了开关电源传导噪声的产生原因和消除方法,分析并仿真了开关电源滤波器的主要部件共模扼流圈、共模噪声滤波器和差模噪声滤波器的电路结构及其滤波特性,仿真研究了开关电源滤波器对共模噪声和差模噪声的传输特性,研究结果表明电源滤波器对共模噪声信号具有较好的抑制能力,对高于设计频率的差模噪声信号,频率越高滤波效果越好。

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。

基于改进OSL校准技术的三相共模扼流圈阻抗提取

三相共模扼流圈能够有效减少传导电磁干扰,其在电力电子系统中的应用越来越普遍。精确的三相共模扼流圈阻抗信息对其电路建模及元件最优化选择至关重要,以在避免冗长的试错程序的同时确保系统符合电磁兼容标准。由于三相共模扼流圈的引脚端子在数量、孔径和分布上并不统一,直接将其安装在高宽带的商用测试夹具上以获得有效的阻抗频率响应通常是十分困难的。为此提出了一种改进的开路-短路-负载(OSL)校准技术和相关的定制化测量夹具,以提取校准件的非理想特性并补偿在测量装置中,使三相共模扼流圈的阻抗可以在150 kHz~30 MHz的频率范围内实现良好的测量精度。

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.

电源纹波的测量及抑制

介绍了电源纹波电压和纹波系数的概念。提出三种降低电源纹波的方法,通过一组实验得到三种方法的滤波效果,并总结了它们的优缺点。通过比较得出,在电路板大小允许的情况下,使用共模扼流圈可以有效降低电源纹波。

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。

共模扼流圈饱和效应分析及动态电感计算

研究了差模电流激励下的共模扼流圈磁饱和效应,建立了共模扼流圈的有限元分析模型。共模扼流圈三维磁场分布的仿真计算结果显示,磁芯中差模电流激励的磁通并没有完全抵消,仍有少量漏磁存在。这些漏磁增加了磁芯的磁通密度,并导致磁芯部分饱和。为得到共模扼流圈在磁芯部分饱和情况下的共模电感值,借助有限元数值分析,给出了求取共模扼流圈动态电感的计算方法。最后设计了测量差模电流激励下共模扼流圈动态饱和电感的实验,仿真计算与实验测量结果吻合较好,表明所提出的共模扼流圈动态电感的计算方法是有效的。

计及寄生参数效应的铁氧体共模扼流圈二端口网络的建立

共模扼流圈的寄生参数在高频时对滤波器的性能有重要影响,准确建立其对应的差模和共模二端口模型对设计电磁兼容滤波器以及改善其性能具有重要意义。对差模电路,通过建立静电场模型并计算匝间部分电容可得到等效寄生电容,进而获得二端口内各支路的电容参数;测量其谐振频率,可得到差模漏电感。对共模电路,通过建立时谐磁场模型,采用类比有限元法可求解磁心等效电感和电阻;测量其谐振频率,可得到考虑环境因素后的寄生电容。测量扼流圈二端口在输入、输出匹配状态下的散射参数,间接得到滤波器差、共模电路对应的二端口网络各支路的阻抗或导纳。散射参数法的测试与"谐振频率+有限元法"建立的阻抗取得较好的一致,说明模型的准确性和测试方法的合理性。

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。

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。

一种测量软磁铁氧体磁芯磁导率的方法

为了便于对共模扼流圈进行设计和仿真,需要准确掌握磁芯材料的磁导率。本文建立了一种电感高频等效模型,使用此模型在已知电感器实部和虚部的情况下测得两种软磁铁氧体磁芯的相对磁导率,最后通过此模型对插入损耗计算值与实际测量值的对比,证明其具有很高的准确性,并分析了误差产生的原因。由于此模型中的所有参数都用几何尺寸测量的方法得到,简单易行,有一定的工程利用价值。

共模扼流圈磁芯磁场特性分析及其动态电感模型

共模扼流圈的动态电感是其噪声抑制能力的重要参数,动态电感与功率电流偏磁、噪声频率、磁芯温度以及绕组结构都有很大关系。该文通过实验测量共模扼流圈磁芯材料特性参数,结合电磁场仿真分析,获取磁芯内部磁场分布数据,采用多元非线性回归算法构造了相应的磁芯材料特性参数模型、磁芯内部磁场分布模型,从而建立其动态电感模型,考虑了动态电感随功率电流偏磁、噪声频率、磁芯温度的影响。模型的建立对共模扼流圈优化设计、减小体积、提高噪声抑制能力提供设计指导。实验验证了模型的有效性。