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隔离型变换器共模传导干扰的屏蔽—无源对消复合抑制技术研究

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隔离型变换器共模传导干扰的屏蔽—无源对消复合抑制技术研究

作者：朱昊楠南京航空航天大学

学位级别：硕士

隔离型变换器具有电气隔离的优点,已得到广泛应用。由于开关管工作在开关模式,隔离变换器中存在电位高频跳变的节点,由此引起共模传导干扰。抑制隔离型变换器的原始共模传导干扰,可以减小共模EMI滤波器的体积和重量,从而提高其功率密度... 详细信息

隔离型变换器具有电气隔离的优点,已得到广泛应用。由于开关管工作在开关模式,隔离变换器中存在电位高频跳变的节点,由此引起共模传导干扰。抑制隔离型变换器的原始共模传导干扰,可以减小共模EMI滤波器的体积和重量,从而提高其功率密度。本文研究抑制隔离型变换器原始共模传导干扰的屏蔽-无源对消复合技术。在隔离型变换器中,共模传导干扰的主要路径有两条,一条是变压器原副边绕组之间的分布电容,另一条是原边电路中电位高频跳变的节点到安全地的寄生电容。变压器屏蔽技术是抑制隔离型变换器中变压器原副边绕组之间分布电容引起的共模传导干扰的常用方法。本文介绍了现有屏蔽技术的基本原理及其局限性。本文在单层屏蔽技术的基础上,提出了抬升屏蔽层电位的方法,使屏蔽层与相邻副边绕组的平均电位相等,从而消除流过屏蔽层到相邻副边绕组的位移电流。屏蔽层电位的抬升通过增加一个辅助绕组来实现,并根据平均电位相等的原则,给出了辅助绕组匝数计算方法和屏蔽层与辅助绕组的连接点的计算方法。进一步地,本文提出屏蔽-无源对消复合技术,将屏蔽层的辅助绕组复用为无源对消绕组,并将其通过补偿电容接入安全地。通过选择合适的补偿电容容值,使补偿电流与原边电路中高频跳变的节点产生的位移电流大小相等方向相反,从而抑制原边电路中高频跳变的节点引起的共模传导干扰。本文给出了屏蔽-无源对消复合技术在基本隔离型变换器中的实现方式。最后在实验室搭建了一台1k W的半桥LLC谐振变换器样机,对所提出的基于屏蔽层电位抬升的屏蔽技术和屏蔽-无源对消复合技术进行实验验证。实验结果表明,与单层屏蔽技术相比,基于屏蔽层电位抬升的屏蔽技术具有更好的共模干扰抑制效果,而且屏蔽-无源对消复合技术可以进一步抑制共模干扰。

关键词：隔离型变换器共模传导干扰变压器屏蔽技术无源对消技术 LLC谐振变换器

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反激式开关电源共模传导干扰抑制研究

火控雷达技术 2012年第1期41卷 84-86页

作者：白昊熊亚兰李万玉西安电子工程研究所西安710100

本文以反激式开关电源为研究对象,通过分析其共模传导干扰耦合路径,提出了抑制其共模传导干扰的具体方案,并利用Pspice软件进行仿真,仿真结果印证了设计方法的正确性。

关键词：反激式开关电源电磁兼容共模传导干扰

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一种兼具屏蔽效能的变压器平衡绕组技术

中国电机工程学报 2022年第11期42卷 4199-4208页

作者：董光冬张方华徐策孟无忌南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

针对现有绕线式变压器平衡绕组方案需多次试错调整、且难以兼顾电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)特性和电气性能的问题,文中分析平衡绕组设计存在误差的原因,提出一种兼具屏蔽作用的平衡绕组技术,通过加入结构简单且容易实... 详细信息

针对现有绕线式变压器平衡绕组方案需多次试错调整、且难以兼顾电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)特性和电气性能的问题,文中分析平衡绕组设计存在误差的原因,提出一种兼具屏蔽作用的平衡绕组技术,通过加入结构简单且容易实施的改进型平衡绕组,能够有效地抑制反激变换器在传导干扰频段的共模噪声。文中定量地分析变压器传输路径上完全消除共模位移电流的机理,给出改进型平衡绕组的设计准则。实验结果表明,在变压器绕组交错排布的情况下,只需在变压器中加入一层兼具屏蔽作用的平衡绕组,即可达到显著的共模干扰抑制效果,有效降低了变压器EMI特性优化设计的实施难度。

关键词：电磁干扰共模传导干扰反激变换器绕线式变压器平衡绕组

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SiC控制器共模传导EMI抑制策略研究

SiC控制器共模传导EMI抑制策略研究

作者：宣辰龙哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

随着新能源汽车产业的快速发展,对新能源汽车电机驱动控制的要求也越来越高。近年来,对第三代宽禁带半导体技术的研究逐渐深入,碳化硅(SiC)由于具有耐压等级高、开关速度快等优势,在电机驱动控制领域的应用前景越来越受到人们关注。然而... 详细信息

随着新能源汽车产业的快速发展,对新能源汽车电机驱动控制的要求也越来越高。近年来,对第三代宽禁带半导体技术的研究逐渐深入,碳化硅(SiC)由于具有耐压等级高、开关速度快等优势,在电机驱动控制领域的应用前景越来越受到人们关注。然而,由于SiC控制器中器件超高的开关频率以及使用的PWM调制策略都会引起严重的共模传导干扰问题。为了符合相关行业的电磁兼容(EMC)标准,SiC控制器需要满足电机控制基本功能要求的同时解决其电磁干扰问题。因此,以SiC MOSFET为研究对象,本文针对SiC控制器所产生的共模传导干扰问题进行抑制研究。本文首先对SiC控制器产生电磁干扰(EMI)问题的原理深入研究,并且详细地研究EMI的传导干扰源以及SiC控制器上共模传导干扰的传播路径,基于上述研究搭建一种在Matlab仿真软件下的共模传导高频模型,对不同开关频率下共模干扰电压进行仿真分析,证明对SiC控制器共模传导干扰进行抑制策略研究的重要性。其次,从干扰源进行抑制方面,本文针对开关高频动作以及PWM调制高频谐波产生的EMI问题,提出一种随机三态脉宽调制策略,该调制策略通过改变矢量电压的合成方式和载波频率,使共模电压降低、高次谐波频谱分布更加均匀对共模传导干扰进行抑制。通过仿真分析,验证随机三态脉宽调制策略对共模传导干扰有着良好的抑制效果。再次,从耦合路径进行抑制方面,本文针对传统滤波器设计时通过经验设计难以立即得到参数和拓扑结构优秀的滤波器,需要反复设计的问题,提出一种基于遗传算法SiC控制器共模传导EMI滤波器优化设计方法,通过遗传算法设计的共模传导EMI滤波器参数和拓扑结构出色且自动化程度高,进而有效缩短设计共模传导EMI滤波器所需时间,克服传统滤波器设计中一系列问题。并根据仿真分析,表明基于遗传算法设计的滤波器有效抑制共模传导干扰。最后,搭建共模传导干扰实验平台,测量SiC控制器初始共模传导干扰,显示SiC控制器在150k Hz到108MHz频率范围存在严重的电磁干扰。分别对从干扰源以及耦合路径两方面提出的抑制策略进行实验验证,最后将两种抑制策略结合进行双重抑制实验验证。实验结果表明,本文研究的共模传导干扰抑制策略可有效降低SiC MOSFET控制器共模传导干扰,解决SiC MOSFET控制器在150k Hz到108MHz频率范围内共模传导干扰超标问题,具有一定的工程意义。

关键词： SiC控制器共模传导干扰矢量控制 EMI滤波器

带有屏蔽线缆的电动车辆动力系统共模模型与预测

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电工技术学报 2012年第2期27卷 128-132页

作者：孙铁雷林程曹万科北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国人寿财产保险股份有限公司北京100033

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,同时在动力系统建模中分析了动力线缆屏蔽所起到抑制共模辐射的因素并建模。分别提出且建立了带有动力系统屏蔽线缆的系统级共模干扰的高频电路模型,... 详细信息

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,同时在动力系统建模中分析了动力线缆屏蔽所起到抑制共模辐射的因素并建模。分别提出且建立了带有动力系统屏蔽线缆的系统级共模干扰的高频电路模型,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。

关键词：电驱动电磁兼容共模传导干扰屏蔽

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直流电网挂接三相逆变器的传导干扰研究

直流电网挂接三相逆变器的传导干扰研究

作者：蒋云昊华中科技大学

学位级别：硕士

电力电子装置的高效电能转换使之正日益广泛的应用到电力变换、电力传动、电力系统中。随着功率场控器件技术的发展,电力电子装置跨入了高频化、大容量时代,伴之而来的是干扰的加剧。如今采用的高速开关器件的高频开关作用会导致很高的... 详细信息

电力电子装置的高效电能转换使之正日益广泛的应用到电力变换、电力传动、电力系统中。随着功率场控器件技术的发展,电力电子装置跨入了高频化、大容量时代,伴之而来的是干扰的加剧。如今采用的高速开关器件的高频开关作用会导致很高的瞬变电压dv /dt和瞬变电流di /dt ,形成很强的电磁干扰(EMI),其频率可从几kHz直到数十MHz。这些电磁干扰不但影响负载和逆变器本身的正常工作、缩短其使用寿命,而且对周围的电磁环境也有很大的危害。论文对直流电网挂接单个三相逆变器的共模和差模传导干扰及其随负载变化规律进行了理论和实验研究。文中阐明了PWM逆变器产生传导EMI的源和传播途径,通过实验和理论分析,较为系统地研究了直流供电网挂接有较大传导干扰的逆变器的传导干扰问题。研究表明,传导干扰在逆变器PWM控制频率的整数倍频率点上出现较大的传导干扰,整体上表现为随频率增高传导干扰减小。文中建立了频域等效电路,通过实验测量得到了系统中的元件高频参数,并在10kHz-30MHz频段进行了研究。计算得到的频谱和实测吻合较好,证明了分析的正确性。在阻性和感性负载变化下,对共模和差模传导干扰的研究结果表明:共模传导干扰不随负载大小变化而变化;差模传导干扰在阻性负载变化下,只在低频段有变化,在感性负载变化下,干扰基本没有变化。这一结论和干扰机理和耦合路径分析是一致的。

关键词：逆变器电磁干扰寄生参数差模传导干扰共模传导干扰耦合路径频域等效电路

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电机电缆的传输线时域模型及其瞬态响应分析

电机电缆的传输线时域模型及其瞬态响应分析