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EMI滤波器寄生参数消除技术的研究

作　者: 崔永生
导　师: 王世山
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: EMI滤波器寄生参数插入损耗共模扼流圈消除差模干扰共模干扰
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 215次
引　用: 2次
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内容摘要

随着功率变换器开关频率的提高,电磁兼容性成为变换器开发设计过程中至关重要的环节,相应的电磁兼容标准也成为变换器相关产品必须满足的性能指标。EMI滤波器是抑制传导干扰的有效手段,但由于寄生参数的存在,对于高频段的变换器电磁干扰的抑制效果并不明显。因此,为改善滤波器性能,EMI滤波寄生参数的提取和消除是十分必要的。本文首先分析了EMI滤波器的技术参数,并给出了插入损耗测量方法,推导出当源阻抗和负载阻抗匹配时,散射参数S21即为滤波器的插入损耗。然后通过分析EMI滤波器中自有寄生参数和互有寄生参数与插入损耗的关系,确定他们在影响EMI滤波器高频特性中所起的不同作用,从而有针对性的对寄生参数进行提取和消除。分析了电感器的模型参数与工作频率之间的关系,在此基础上建立了EMI滤波器重要的元件——共模扼流圈的集中模型,采用阻抗参数法提取了电容器的寄生参数,建立了EMI滤波器的高频模型。实测与计算比较,证实了模型的正确性和建模方法的有效性。为提高EMI滤波器的高频特性,对其中的寄生参数进行了消除。本文着重研究了电容器寄生电感的消除原理,提出一种平面型的“消除器”。考虑到平面消除器的二次寄生电容问题,建立了平面交错型“消除器”的三维有限元模型来求解该模型的参数,并通过实验证明该模型可明显改善电容器高频性能。由于电感器寄生电容的存在,使得扼流圈漏感与寄生电容存在耦合,影响滤波器性能,采用双线并绕串联结构,可有效消除寄生电容。通过改变扼流圈的放置方式,可进一步降低其漏感与电容器寄生电感的之间的耦合。最后,以一台250W Boost PFC变换器为干扰源,比较EMI滤波器寄生参数消除前后的传导干扰,结果证明,寄生参数消除之后,EMI滤波器的高频衰减特性得到很大的改善,获得了较好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-21
  1.1 功率变换器电磁干扰概述  13-14
    1.1.1 变换器电磁干扰  13
    1.1.2 抑制电磁干扰的措施  13-14
    1.1.3 电磁兼容标准  14
  1.2 课题研究意义  14-16
  1.3 国内外研究现状  16-19
  1.4 本文主要内容  19-21
第二章 EMI 滤波器寄生效应  21-34
  2.1 EMI 滤波器技术参数  21-24
    2.1.1 插入损耗与漏电流  21-22
    2.1.2 S 参数测量插入损耗的原理  22-24
  2.2 分立元件的寄生参数  24-29
    2.2.1 电感器寄生参数  24-25
    2.2.2 电容器寄生参数  25-27
    2.2.3 寄生电阻对插入损耗的影响  27-29
  2.3 EMI 滤波器的寄生效应  29-33
    2.3.1 共模滤波器中的寄生参数  29-30
    2.3.2 差模滤波器中的寄生参数  30-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 EMI 滤波器集中模型建立  34-47
  3.1 电感器参数分析  34-36
    3.1.1 线圈电感与频率的关系  34-35
    3.1.2 等效并联电阻与频率的关系  35
    3.1.3 等效并联电容  35-36
  3.2 共模扼流圈模型  36-41
    3.2.1 共模扼流圈差共模模型  36-37
    3.2.2 共模扼流圈的寄生电容  37-38
    3.2.3 实验法提取模型参数  38-39
    3.2.4 共模模型参数提取  39-40
    3.2.5 差模模型参数提取  40-41
  3.3 阻抗参数法建立电容器模型  41-43
    3.3.1 阻抗参数法提取电容器寄生参数  41-42
    3.3.2 电容器模型验证  42-43
  3.4 互有寄生参数提取  43-46
    3.4.1 互有寄生参数  43
    3.4.2 互有寄生参数提取原理  43-45
    3.4.3 互有寄生参数模型验证  45-46
  3.5 本章小结  46-47
第四章 EMI 滤波器寄生参数的消除  47-59
  4.1 电容器寄生电感的消除  47-52
    4.1.1 电容器寄生电感的消除原理  47-48
    4.1.2 “消除器”的二次寄生电容  48-49
    4.1.3 平面型“消除器”的交错结构  49-50
    4.1.4 平面型“消除器”的有限元模型及参数计算  50-51
    4.1.5 实验结果与分析  51-52
  4.2 电感器寄生电容的消除  52-57
    4.2.1 寄生电容的消除原理  53-54
    4.2.2 双线并绕串联结构的电感器  54-55
    4.2.3 双线并绕串联结构的共模扼流圈  55
    4.2.4 实验结果与分析  55-57
  4.3 互有寄生参数的消除  57
  4.4 集成消除技术的EMI 滤波器  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章实验结果验证与分析  59-65
  5.1 电磁干扰测试  59-60
  5.2 变换器差共模干扰分析  60-62
  5.3 EMI 滤波器消除实验与分析  62-63
  5.4 本章小结  63-65
第六章结论和展望  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间主要成果  73

EMI滤波器寄生参数消除技术的研究

内容摘要

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