1、第41卷第11期浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)voi_4l no12007年11月journal of zhejiang universityf engineering sciencenov2007用于電磁干擾分析的共模扼流圈高頻模型陳恒林，錢照明(浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州310027)摘要：共模扼流圈的高頻特征極大地影響丁電磁干擾(emi)濾渡器抑制傳導(dǎo)emi噪聲的性能為了準(zhǔn)確地評(píng)估 和預(yù)測emi濾渡囂的性能，提出了一種基于150 khz30mhz阻抗測量的共模扼流圈高頻建橫方法，建立了可 用于emi性能分析的差模模型和共楔模型采用foster網(wǎng)絡(luò)來表示共模模型參數(shù)隨鞠率而變化的特征，并且通過

2、 一個(gè)實(shí)例給出了共模扼流周的高頻集總參數(shù)模型通過比較共模扼流圈插a損耗的測量結(jié)果和仿真結(jié)果證實(shí)丁 所提出的共模扼流圈高頻建模方法的可行性關(guān)鍵詞：共模扼流圈；共模電感；差模電感；寄生電容ifoster網(wǎng)絡(luò)中圈分類號(hào)：tml32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1008973x(2007)11184505high frequency modeling of common mode chokes for electromagnetic interference analysischen heng-lin，qian zhaoming(college of electrical engineering，zhej

3、iang university，hangzhou 310027，china)abstract：the high frequency parasitic parameters of common mode(cm)choke significantly influence the performance of electromagnetic interference(emi)filter for conducted emi suppressionin order to kccu。 rarely estimate and predict the performance of emi filter，a

4、 procedure was presented to build high frequen ey cm model and differential mode(dm)model for cm chokes from impedances measurement in the range of 150 khz一30 mhzfoster network was used to characterize the change of the parameters of cm model with frequencyas an example，lumped parameter high frequen

5、cy cm and dm models were given，in which the parasitic parameters were described and determined based on the impedances measurementthe agreement of simulation and measurement results of the insertion loss of a prototype validated the modeling methodkey words!common mode(cm)choke；common mode(cm)induct

6、ance；differential mode(dm)inductanceparasitic capacitance；foster network由于能夠在結(jié)構(gòu)很小的磁芯上實(shí)現(xiàn)非常大的共 有必要建立能夠反映150 khz30 mhz傳導(dǎo)emi 模電感值，共模扼流圈廣泛應(yīng)用于電磁干擾(elec 干擾頻率范圍內(nèi)阻抗特征的共模扼流圈高頻模型 tromagnetic interference，emi)濾波器中，它對(duì)于磁性元件的高頻建模和高頻特性研究可以采用 傳導(dǎo)emi噪聲的抑制具有非常重要的作用然而， 基于場分析的理論計(jì)算方法2 3和基于阻抗測量的參 由于磁芯材料特性隨頻率而變化以及繞組漏感和繞數(shù)提取方

7、法o采用理論計(jì)算方法要求全面掌握磁 組寄生電容等因素的作用，共模扼流圈的頻率特征 性元件的磁芯形狀、繞組結(jié)構(gòu)和磁性材料的頻率特 與理想設(shè)計(jì)時(shí)的情況具有顯著的差異oj為了更好地 性等數(shù)據(jù)，而采用基于阻抗測量的建模方法是對(duì)已 設(shè)計(jì)共模扼流圈和準(zhǔn)確地評(píng)估emi濾波器的性能， 經(jīng)制作好的磁性元件迸行阻抗測量提取各種等效參收蓿日期：200604一船新江大學(xué)學(xué)報(bào)i工學(xué)版l網(wǎng)址：wwwjournals*iuedueneng 基金項(xiàng)目：國家自熬科學(xué)基盤資助項(xiàng)目(50077020) 作者簡介：陳恒韓(1970一)，男，扛西吉安入，博士后從事電力電子系統(tǒng)emiemc研究e-mail；henglin面ueda，cn

8、通訊聯(lián)系人t錢照明t男，教授。e-mail：萬方數(shù)據(jù)1846浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版) 第4l卷數(shù)，并不需要掌握磁芯和繞組的特性在不同的應(yīng)用 據(jù)差模通路建立共模扼流圈的高頻差模模型，如 場合可以分別采用這2種方法來完成磁性元件的高 圖z所示其中l(wèi)。為差模電流產(chǎn)生的磁通所對(duì)應(yīng) 頻建模和高頻特性研究okyere等人“1將基于場分 的電感，稱之為差模電感，它包括共模扼流圈的漏 析的理論計(jì)算方法應(yīng)用于共模扼流圈的高頻特征建感；r。為繞組導(dǎo)線銅損等效阻抗；ra為差模電感 模，優(yōu)點(diǎn)是模型準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是建模過程很耗時(shí)liu 磁損等效阻抗；c。為z個(gè)繞組之間的寄生電容；cd 等人”初步給出了基

9、于阻抗測量的共模電感建模方 為繞組漏電容“，它影響了差模電感對(duì)高頻差模 法，但是因?yàn)楹雎粤斯材ｋ姼兄惦S頻率增大而減小 eml噪聲的抑制能力 的影響以及沒有考慮漏電容”3等因素的作用，所提因?yàn)楣材６罅魅Φ?個(gè)繞組完全對(duì)稱并且在出的建模方法是不夠完善的實(shí)際應(yīng)用中出于降低共模emi噪聲的考慮，同時(shí)為本文提出了通過150 khz30mhz傳導(dǎo)emi 了盡量確保2個(gè)繞組所在的線路阻抗達(dá)到平衡，所 于擾頻率范圍內(nèi)阻抗測量獲取共摸扼流圈模型參數(shù) 以可以不考慮g對(duì)共模通路的影響由于繞組銅損 的方法，并通過一個(gè)實(shí)例建立了適合電路仿真的差 對(duì)應(yīng)的阻抗r的值相對(duì)總的共模通路阻抗是很小 模(differential

10、mode，dm)集總參數(shù)模型和共模 的，共模通路中也可以忽略r，的影響簡化后的共 (common mode，cm)集總參數(shù)模型最后分別給出模扼流圈共模電路拓?fù)淙鐖D3(a)所示其中，lc為 了150 khz30 mhz共模扼流圈樣品的差模和共單個(gè)繞組的電感在共模通路上2個(gè)繞組之間的電 模通路插人損耗的測量結(jié)果與仿真結(jié)果的比較，用 感是互相耦合的；r。為與共模電感相對(duì)應(yīng)的磁攢等 來驗(yàn)證所提出的建模方法本建模方法適合于共模 效阻抗；c。為繞組自電容，與lc并聯(lián)連接既然共 扼流圈已經(jīng)制作完成和具有阻抗測量設(shè)備如阻抗分 模扼流圈的2個(gè)繞組所在的線路阻抗對(duì)稱平衡，同 析儀的情況，并不需要掌握磁芯和繞組特性

11、 時(shí)為了方便共模emi噪聲電流分析的需要，可以將2個(gè)繞組阻抗并聯(lián)連接，并聯(lián)后的等效電路如圖31共模扼流固的高頻模型 (b)所示其中，l。為2個(gè)相互耦合的共模電感l(wèi)c并聯(lián)后的等效電感圖3(b)就是所建立的共模扼流對(duì)于圖1所示的共模扼流圈，考慮到它相對(duì)線圈的高頻共模模型結(jié)構(gòu) 性電感結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，2個(gè)繞組之間相互耦合并且應(yīng)用頻率范圍非常寬(150 khz30 mhz)，一個(gè)簡單 的拓?fù)潆娐凡荒鼙憩F(xiàn)出它的特性為了體現(xiàn)出共模 扼流圈的高頻特征，在電路模型中必須包含共模電 感、漏電感(差模電感)、寄生電容等參數(shù)假定共模 扼流圈的2個(gè)繞組具有相同的電氣參數(shù)和對(duì)稱的結(jié) 構(gòu)，2個(gè)繞組對(duì)應(yīng)的電路在電氣結(jié)構(gòu)上應(yīng)該完全

12、對(duì)稱考慮到共模扼流圈的尺寸遠(yuǎn)小于傳導(dǎo)干擾頻率圈2共模扼流固差模模型范圍內(nèi)的電磁波長，因而它的高頻模型可以用集總fig2 dmmodel of cm choke參數(shù)電路表示s月c共模扼流圈既能抑制共模emi噪聲，又能抑制 差模emi噪聲，有必要將共模扼流圈的共模通路和 差模通路分開討論考慮到差模電感與共模電流無移圍1共模扼流圈結(jié)構(gòu)fig1 structure of cm choke萬方數(shù)據(jù)第11期 陳恒林，等：用于電磁干擾分析的共摸扼流圈高頻模型18472模型參數(shù)的提取只共模扼流圈的模型參數(shù)可以根據(jù)幾次在不同測量條件下的阻抗測量結(jié)果，由數(shù)據(jù)擬合計(jì)算出來下圖6提取l、c、凰和r。的阻抗測量電路fi

13、g 6 circuit of impedance measurement to extract ld面給出通過阻抗測量確定共模扼流圈高頻模型參數(shù)cd、rd and凡 的實(shí)施方法和步驟，阻抗測量可以通過阻抗分析儀cm來完成，如hp4195a考慮到傳導(dǎo)eml分析的目的，阻抗測量的掃描頻率范圍為150 khz30mhz為了方便阻抗測量條件的描述，圖4重新給 出了共模扼流罔的簡化圖門：一圄7阻抗zb的等效電路圈p，。1 pfig7 equivalent circuit of impedance zboj lq非線性特性的影響比較小，圖2中的一組參數(shù)值基圖4共模扼流圈示意圍本上能夠反映150 khz30

14、 mhz差模阻抗的變fig4 sketch of cm choke化，出于簡化模型的目的，不考慮差模模型中各參數(shù)21提取差模模型參數(shù)隨頻率的變化1)通過阻抗測量提取c222提取共模模型參數(shù)將pz和p。保持為開路狀態(tài)，測量p。和p。之將共模扼流圈并聯(lián)連接，阻抗測量電路如圖8 間的阻抗z，測量電路如圖5所示在這種阻抗測所示由于忽略了繞組導(dǎo)線銅損阻抗r。對(duì)共模阻 量情況下的等效電路如圖2所示由于c2的數(shù)值很抗的影響，在這種測量情況下共模扼流圈的等效電 小，阻抗測量結(jié)果表現(xiàn)為容性特征，而阻抗測量值近路就是圖3(b)所示共模模型電路 似為2個(gè)c2的并聯(lián)阻抗c。，有尸111c22言cm4專西孑話丌-(1)

15、p式中：，為頻率，c。n也可由阻抗分析儀的等效電路參數(shù)提取功能直接得到圈8提取共模模型參數(shù)的阻抗測量電路fig8 circuit of impedance measurement to extract parameters of cm model考慮到磁性元件的非線性特性，l。、c。和r【圈5提取g的阻抗測量電路都是隨頻率變化的參數(shù)，因此不存在確定不變的fig，5 circuit of impedance measurement to extract gl。、c。和r。參數(shù)值，使得圖3(b)的并聯(lián)阻抗在2)通過阻抗測量提取ld、ca、風(fēng)和r， 150 khz30mhz滿足根據(jù)圖8測出的阻抗曲線

16、 將p。和p；直接短接，測量p和p。之間的阻針對(duì)這個(gè)問題，采用如圖9所示串聯(lián)形式的foster目日抗五，測量電路如圖6所示在這種阻抗測量情況網(wǎng)絡(luò)”1來描述共模模型參數(shù)的頻率變化特性串聯(lián)下的等效電路成為圖2中右側(cè)c2短接后的結(jié)構(gòu)，它foster網(wǎng)絡(luò)的終端阻抗z(5)滿足如下關(guān)系式：的簡化形式如圖7所示對(duì)阻抗zb的測量結(jié)果進(jìn)行 曲線擬合(可以選取所關(guān)注的最小、最大頻率點(diǎn)以及 諧振頻率點(diǎn)的阻抗進(jìn)行參數(shù)擬合)，可以獲得如圖7所示電路中各參數(shù)值。并根據(jù)下列關(guān)系最終確定c。c，c。ld、cd、r。和rd的值：囤9用于描述共模參數(shù)頻率特性的foster網(wǎng)絡(luò)ld=lm2，cd=2(c。bc2)(2)fig9

17、foster network used to characterize the frequenr，=r。be，rdrmb2 (3)ey performance of cm parameters由于差模模型中的參數(shù)受共模扼流圈磁芯材料萬方數(shù)據(jù)1848浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版) 第41卷弘)一宴(可1十五1+c。)，(4) 901447050 72一z(s)。zc(s)2(葳j1五+五三酉+一(s)-30 。善一7210(5) 14410式中：zc(s)表示所測量的共模阻抗zc隨頻率的變o“舯z10化；s一訕，為角頻率由式(4)和(5)，z(s)和zc的(a)z實(shí)部與虛部分別為re=塞矸磊舞溉i=re

18、zc(j)， (6)imz(堋=室面oj(習(xí)r,-町ojzl麗,c,r吒,)l,蕊rj=imzc(s) (7)在不同頻率點(diǎn)，foster網(wǎng)絡(luò)終端阻抗z(s)和所測量圖10共模軛流圈樣品阻抗z和磊的測量結(jié)果的共模阻抗磊的宴部與虛部分別對(duì)應(yīng)相等，因此fig10 measurement results of impedance zk and zb ofcm choke prototype借助數(shù)值擬合計(jì)算方法，可以根據(jù)式(6)和(7)確定如圖9所示的foster網(wǎng)絡(luò)中的各參數(shù)值由于z(s)擬合方法，得到圖7所示等效電路中的參數(shù)值如下： 與zc(s)的實(shí)部和虛部分別對(duì)應(yīng)相等，所建立的(k=56 pf，l

19、郵=121 ph，rqb一857 mn，ri郵一 foster網(wǎng)絡(luò)就包含了共模阻抗zc的阻抗模和阻抗96 kn由式(2)和(3)，得到lj一605 uh，cd=1，2 角信息，該網(wǎng)絡(luò)在電路仿真分析時(shí)用于表示共模扼pf，r。=428。5 mn，風(fēng)一48 kq。至此，已經(jīng)完成了共 流圈的共模特性模扼流圈樣品差模模型參數(shù)的提取，建立了圖2所示需要指出的是，由于圖3(b)所示的電路無法描 的可用于電路仿真的差模電路模型 述共模參數(shù)的頻率變化特征，它不能用于共模性能32共模模型 的電路仿真分析；而圖9所示的foster網(wǎng)絡(luò)可以用按照圖8所示的連接方式測量共模扼流圈樣 來描述圖3(b)所示的簡化電路參數(shù)的

20、頻率變化特 品的共模阻抗zc，測量結(jié)果如圖1l所示由于共模 征，因此采用該電路網(wǎng)絡(luò)作為共模扼流圈的共模模 扼流圈的等效參數(shù)l。、r。和c。具有隨頻率非線 型顯然，foster網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)越多，該網(wǎng)絡(luò)就能夠準(zhǔn) 性變化的特性，一組確定的參數(shù)不能描述阻抗zc 確反映更多頻率點(diǎn)的阻抗特性，模型就越精確，但是 在150 khz30 mhz的變化處理方法是按照 另一方面，級(jí)數(shù)增多加大了通過數(shù)值擬合確定fos 圖11中z【1曲線的變化，選定幾個(gè)頻率點(diǎn)通過阻抗 ter網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計(jì)算復(fù)雜性 曲線擬合來確定圖9中foster網(wǎng)絡(luò)元件參數(shù)，通過foster網(wǎng)絡(luò)模擬熱模阻抗的變化foster網(wǎng)絡(luò)的串3共模扼流圈樣品的高

21、頻建模聯(lián)級(jí)數(shù)取決于實(shí)際測量的共模阻抗變化特點(diǎn)，它與 磁芯和繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)本例中。共模模型采用4級(jí)串芝隨銎2 ljj一一108樣品為雙繞組環(huán)形磁芯共模扼流圈，所使用磁聯(lián)形式的foster網(wǎng)絡(luò)電路結(jié)構(gòu)，通過6個(gè)頻率點(diǎn)的芯為天通公司的鐵氧體，材質(zhì)為tsl0(相對(duì)磁導(dǎo)率阻抗擬臺(tái)確定foster網(wǎng)絡(luò)的電路參數(shù)，這6個(gè)頻率 脅一10 ooo)，型號(hào)為t311913，單個(gè)繞組匝數(shù)點(diǎn)分別是：015、044、060、100、400和1000 ；16，繞線采用直徑西一100 mm的漆包圓銅線，均勻繞制而成阻抗測量借助hf4195a來實(shí)現(xiàn)，掃 描頻率為150 khz30 mhz31差模模型首先根據(jù)圖5所示結(jié)構(gòu)測量za

22、來提取g，測量 結(jié)果如圖10(a)所示利用hp4195a的等效電路參數(shù)0hz計(jì)算功能，得到c柏=10 pf，根據(jù)式(1)，g；5 pf然圖11共模轆流圈樣品阻抗磊的測量結(jié)果后根據(jù)圖6所示連接方式測量zb來提取ld、cd、r。fig11measurement results of impedance磊of cm和rd，zb的測量結(jié)果如圖10(b)所示利用阻抗曲線choke prototype萬方數(shù)據(jù)第11期 陳恒林，等：用于電磁干擾分析的共模扼流圈高頻模型1849mhz，擬合頻率的選擇也是根據(jù)測量阻抗變化特點(diǎn)180來確定的”表1給出了通過數(shù)值擬合得到的4級(jí)108串聯(lián)foster網(wǎng)絡(luò)電路參數(shù)，其中

23、部分參數(shù)值為負(fù)是鴦36三一36可以接受的，因?yàn)檫@里的foster網(wǎng)絡(luò)只是用來表示一108電路阻抗特性，不用考慮網(wǎng)絡(luò)元件的實(shí)現(xiàn)方式180圖12給出了共模阻抗zc的測量值與根據(jù)表1 中模型參數(shù)完成的foster網(wǎng)絡(luò)的終端阻抗計(jì)算值180108的比較可以看出，zc阻抗幅度和角度的測量值與獸36堇計(jì)算值都是比較吻合的因而將表1中的等效參數(shù)鴦一36。置于圖9的模型電路中基本上能夠反映出共模扼流一108180圈樣品在150 khz30 mhz內(nèi)共模阻抗的變化至0。lofhz此，已經(jīng)完成了樣品共模模型參數(shù)的提取(b)共模模型衰1通過數(shù)值擬合得到的f幛ter網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值1幅度仿真結(jié)果；z-相位仿真結(jié)果tab1

24、foster network parameters obtained by curve fitting3一幅度測量結(jié)果；4一相位測量結(jié)果 固13插入損耗測量結(jié)果與仿真結(jié)果的比較fig13comparison between measured and simulated results of insertion loss42共模模型的驗(yàn)證按照圖8所示并聯(lián)連接共模扼流圈的2個(gè)繞 組，可以利用hp4195a測量150 khz30mhz共 模扼流圈的共模插入損耗根據(jù)表1中給出的4級(jí) 串聯(lián)形式的foster網(wǎng)絡(luò)的模型參數(shù)，采用圖9所示 電路，可以在電路仿真軟件如saber中計(jì)算150|hzkhz30 m

25、hz共模扼流圈的共模插入損耗圖131阻抗幅度仿真值；2-阻抗角度仿真值；(b)給出了源和負(fù)載阻抗均為50 n的共模插入損耗3一阻撓幅度測量值，4一阻抗角度測量值 的測量結(jié)果與仿真結(jié)果的比較可以看出，在傳導(dǎo) 圖12阻抗zc的測量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的比較emi干擾頻率范圍內(nèi)測量結(jié)果與仿真結(jié)果比較一 fig12comparison between measured and calculated致，這說明所建立的共模扼流圈共模模型是有效的resuts of impedance zc5結(jié)語4模型的驗(yàn)證本文提出了一種基于阻抗測量提取共模扼流圈通過阻抗測量提取模型參數(shù)，已經(jīng)建立了共模高頻模型參數(shù)的方法，分別建立

26、了共模扼流圈的差 扼流圈樣品的差模模型和共模模型，下面通過插入模模型和共模模型在差模模型的集總電路模型中， 損耗實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證包括了差模電感、漏電容、繞組間寄生電容、繞組導(dǎo)41差模模型的驗(yàn)證 線銅損阻抗和差模電感磁損等效阻抗多個(gè)參數(shù)，出 共模扼流圈樣品的插入損耗測量可以通過于模型簡化的目的，沒有考慮差模模型參數(shù)隨頻率 hp4195a的網(wǎng)絡(luò)分析功能來實(shí)現(xiàn)按照圖6所示串的變化在所建立的共模模型的集總電路模型中，包 聯(lián)連接共模扼流圈的2個(gè)繞組，測量它的差模插入 括丁共模電感、繞組自電容和共模電感磁損等效阻 損耗，并采用圖7所示等效電路來計(jì)算插入損耗值 抗多個(gè)參數(shù)考慮到共模模型參數(shù)隨頻率變化對(duì)共

27、圖13(a)給出了源和負(fù)載阻抗均為50 n的差模插模阻抗的影響較大，采用了串聯(lián)形式的foster網(wǎng)絡(luò) 入損耗的測量結(jié)果與仿真結(jié)果的比較，其中m表示 來表示共模扼流圈的共模模型最后通過比較1 50 插入損耗的幅度，0表示插人損耗的相位可以看 khz30 mhz共模扼流圈樣品插入損耗的測量結(jié) 出，在150 khz30 mhz內(nèi)測量結(jié)果與仿真結(jié)果是果與模型仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出的共模扼流圈高比較吻合的，這說明所建立的共模扼流圈差模模型 頻建模方法的可行性是有效的 (下轉(zhuǎn)第1856頁j萬方數(shù)據(jù)1856浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)第41卷43 ferreira j m sde paiva j a，salazar

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35、rence mon mode inductor for emi analysis based on measure recordis1，：ieee20024，20392043， mentscproceedings of international symposium on2asensi acobos j agarcya o，et a1a fullelectromagnetic compatibilitysi：ieee。2002：procedure to model high frequency transformers wind462465ingscpower electronics spec

36、ialists conference re-63 mao xin-kui，chen wei，more precise model for parasitic capacitances in high-frequency transformerccordtaipeii 1eee，1994：8568633pleite j，prieto rasensi r，et a1obtaining a fre- power electronics specialists conferce records1：queney-dependent and distributed-effects modd of magn

37、eticieee20022：10541057components from actual measurementsjieee qlk-7de leon f，semlyen a time domain modeling of edtime蚰magnsties，1999，35(6)：44904502dy current dfects for transformer trarmientsjieee 4okyere p f，habiger ea novel physically-basedwramactions m power delivery，19938(1)l 271280萬方數(shù)據(jù)用于電磁干擾分析

38、的共模扼流圈高頻模型作者：陳恒林， 錢照明， chen heng-lin， qian zhao-ming作者單位：浙江大學(xué),電氣工程學(xué)院,浙江,杭州,310027 刊名：浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)英文刊名：journal of zhejiang university(engineering science) 年，卷(期)：2007，41(11)被引用次數(shù)：2次1.liu d h.jiang j g high frequency characteristic analysis of emi filter in switch mode power supply(smps) 20022.asensi a

39、.cobos j a.garca o a full procedure to model high frequency transformers windings 19943.pleite j.prieto r.asensi r obtaining a frequency-dependent and distributed-effects model of magnetic components from actual measurements 1999(06)4.okyere p f.habiger e a novel physically-based pspice compatible-m

40、odel for common-mode chokes 19995.liu d h.jiang j g high frequency model of common mode inductor for emi analysis based on measurements會(huì)議論文 20026.mao xin-kui.chen wei more precise model for parasitic capacitances in high-frequency transformer20027.de leon f.semlyen a time domain modeling of eddy cur

41、rent effects for transformer transients1993(01)1.期刊論文 陳恒林.陳瑋.馮利民.錢照明.chen henglin.chen wei.feng limin.qian zhaoming 基于阻抗測量的共 模扼流圈高頻建模 -電工技術(shù)學(xué)報(bào)2007,22(4)共模扼流圈是emi濾波器的核心元件,它的高頻特征極大地影響了emi濾波器抑制傳導(dǎo)emi噪聲的性能,有必要建立共模扼流圈的高頻模型,以便更準(zhǔn)確 地評(píng)估和預(yù)測emi濾波器的性能.本文提出了基于150khz30mhz頻率范圍內(nèi)的阻抗測量實(shí)現(xiàn)的共模扼流圈高頻建模方法,并通過一個(gè)實(shí)例給出了它的高頻 集總參數(shù)

42、模型,該模型包括了共模電感、差模電感、寄生繞組電容和等效的損耗阻抗等參數(shù).最后通過比較共模扼流圈插入損耗的測量結(jié)果和仿真結(jié)果,證 實(shí)了本文所提出的共模扼流圈高頻建模方法.2.期刊論文 黃華高.陳恒林.孟培培.錢照明.huang hua-gao.chen heng-lin.meng pei-pei.qian zhao-ming 共模 扼流圈飽和效應(yīng)分析及動(dòng)態(tài)電感計(jì)算 -電力電子技術(shù)2010,44(8)研究了差模電流激勵(lì)下的共模扼流圈磁飽和效應(yīng).建立了共模扼流圈的有限元分析模型.共模扼流圈三維磁場分布的仿真計(jì)算結(jié)果顯示,磁芯中差模電流激勵(lì)的磁通并沒有完全抵消,仍有少量漏磁存在.這些漏磁增加了磁芯的

43、磁通密度,并導(dǎo)致磁芯部分飽和.為得到共模扼流圈在磁芯部分飽和情況下的共 模電感值,借助有限元數(shù)值分析,給出了求取共模扼流圈動(dòng)態(tài)電感的計(jì)算方法.最后設(shè)計(jì)了測量差模電流激勵(lì)下共模扼流圈動(dòng)態(tài)飽和電感的實(shí)驗(yàn),仿真計(jì)算 與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果吻合較好,表明所提出的共模扼流圈動(dòng)態(tài)電感的計(jì)算方法是有效的.3.學(xué)位論文 陳恒林 emi濾波器高頻建模寄生效應(yīng)研究 2007電力電子裝置因?yàn)楣β拾雽?dǎo)體開關(guān)器件上的高dv/dt和di/dt而易于產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾發(fā)射，emi濾波器是抑制電力電子裝置傳導(dǎo)干擾發(fā)射的一個(gè)有效的 措施。然而，emi濾波器的實(shí)際高頻衰減性能卻常比預(yù)期值相差很多，這是因?yàn)橐环矫鏋V波器元件的寄生參數(shù)包括濾波電

44、容器的引線電感和濾波電感器的 繞組自電容等因素?fù)p害了濾波器的高頻性能，另一方面濾波器內(nèi)外存在的雜散電磁耦合也會(huì)對(duì)濾波器的高頻衰減性能產(chǎn)生重要的影響。由于emi濾波器的 寄生特征極大地影響了它抑制傳導(dǎo)emi噪聲的性能，有必要建立考慮各種寄生效應(yīng)的高頻模型，以便更準(zhǔn)確地評(píng)估和預(yù)測150khz30mhz頻率范圍內(nèi)emi濾 波器的性能。共模扼流圈(共模電感器)廣泛應(yīng)用于emi濾波器中，它對(duì)于傳導(dǎo)共模emi噪聲的抑制具有非常重要的作用，然而共模扼流圈的高頻特性極大地影響著 它所對(duì)應(yīng)的emi濾波器的高頻性能。論文提出了基于阻抗測量提取共模扼流圈高頻模型參數(shù)的改進(jìn)方法，分別建立了共模扼流圈的差模集總電路模型

45、和共 模集總電路模型?？紤]到共模模型參數(shù)隨頻率變化對(duì)共模阻抗的影響較大，采用了分頻段的共模模型和串聯(lián)形式的foster網(wǎng)絡(luò)共模模型來表示共模扼流 圈的共模阻抗特征。還推出了根據(jù)漏磁通所對(duì)應(yīng)的有效磁導(dǎo)率和有效磁路長度等參數(shù)來確定共模扼流圈漏感的計(jì)算方法，以及根據(jù)繞組自電容儲(chǔ)能與繞 組分布電容儲(chǔ)能相等的原則，發(fā)展了通過近似計(jì)算繞組分布電容的集總參數(shù)來確定等效繞組自電容的方法。分別研究了emi濾波器中的濾波元件即電容器和共模扼流圈的近場耦合特性，電容器的近場耦合主要由電容器引腳構(gòu)成的部分環(huán)路與鄰近環(huán)路之間的 磁場感性耦合引起；共模扼流圈的磁場感性耦合主要體現(xiàn)在差模電感磁通與鄰近環(huán)路的耦合。闡述了如何

46、建立包含元件寄生參數(shù)和耦合參數(shù)的濾波器高 頻模型，并且引入了在有限元分析軟件ansoft中建立虛擬模型以便通過電磁場計(jì)算提取濾波器近場耦合參數(shù)的方法。依據(jù)濾波器的預(yù)測模型對(duì)幾種典型 布局的濾波器進(jìn)行了仿真研究，分析了這些不同布局導(dǎo)致的近場耦合參數(shù)的變化對(duì)濾波器性能的影響?？紤]到如果預(yù)測模型包含所有支路和元件之間的 耦合會(huì)使得模型過于復(fù)雜，提出了一種簡單的型共模濾波器的預(yù)測模型。在這個(gè)模型中，濾波器輸入環(huán)路與輸出環(huán)路之間的感性耦合被認(rèn)為是一個(gè)關(guān) 鍵耦合，而忽略了其它的耦合效應(yīng)。論文最后分析了功率變流器中電磁干擾噪聲的產(chǎn)生和傳播機(jī)理，共模emi噪聲和差模emi噪聲都是由功率開關(guān)器件在工作運(yùn)行過程中

47、高速切換造成的，功率器件兩端的電壓(例如mosfet漏極與源極間的電壓v)是導(dǎo)致emi干擾的電壓源。共模干擾與差模干擾之間根本的差異在于共模干擾電流和差模干擾電流的傳播途徑不同。功率變流器中所有的電路參數(shù)都對(duì)共模干擾電壓和差模干擾電壓有影響，但是在實(shí)際處理時(shí)考慮到變流器中各種電路參數(shù)及 寄生參數(shù)對(duì)噪聲干擾電壓的貢獻(xiàn)程度，可以近似認(rèn)為對(duì)地寄生電容對(duì)差模干擾的影響可以忽略，而在boost pfc變流器中boost電感對(duì)共模干擾的影響可 以忽略?；诠β首兞髌鞴材Ｔ肼暤漠a(chǎn)生和傳播原理，提出了一種簡單的方法確定功率變流器的共模噪聲源阻抗，推導(dǎo)了功率變流器的簡化共模等效電 路模型。4.期刊論文 黃詩友.

48、王世山.崔永生.huang shi-you.wang shi-shan.cui yong-sheng 寄生參數(shù)效應(yīng)的共模扼流圈 集中參數(shù)建模 -電力電子技術(shù)2008,42(7)為分析傳導(dǎo)emi用共模扼流圈寄生參數(shù)的效應(yīng)和預(yù)測emi濾波器的高頻特征,需要建立其寄生參數(shù)的模型,為此提出了基于阻抗測量實(shí)現(xiàn)共模扼流圈集 中參數(shù)的建模方法,模型包括共模電感、漏感、繞組寄生電容等參數(shù).基于阻抗測量,闡述求解寄生電容的基本原理;運(yùn)用電路等效原理,將磁心的損耗等效 為電阻的損耗,經(jīng)適當(dāng)簡化,該電阻僅是頻率的函數(shù),將非線性的磁心損耗用一個(gè)與頻率有關(guān)的電阻元件來等效,適合于電路的設(shè)計(jì)和仿真.最后通過樣品實(shí) 驗(yàn),用

49、所提出的方法建立了共模扼流圈的高頻模型.5.學(xué)位論文 abdolreza esmaeli 交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)pwm逆變器負(fù)面效應(yīng)機(jī)理及抑制的研究 2005目前，pwm變頻器在工業(yè)、商業(yè)和民用系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛，例如電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就普遍采用pwm技術(shù)。在三相半橋pwm變頻器應(yīng)用中，由于脈沖輸出 的不對(duì)稱性，系統(tǒng)中必然存在共模電壓。研究表明，pwm變頻器產(chǎn)生的高頻共模電壓及較大的dv/dt給系統(tǒng)帶來許多負(fù)面效應(yīng)，如軸電壓、軸電流、共模 漏電流、電機(jī)終端過電壓(電機(jī)與pwm變頻器采用長線電纜引起)和電磁干擾等。由于電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制執(zhí)行，pwm變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的電磁干擾也越來越受到人們的重視。為了達(dá)

50、到國際電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求，電磁干擾濾 波器是必不可少的。本文的主要目標(biāo)是抑制上文提到的諸多負(fù)面效應(yīng)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和仿真最后給出兩種性能良好的濾波器結(jié)構(gòu)，一個(gè)為有源濾波器，另一個(gè)為無源濾波器。此工作屬于國家自然科學(xué)基金的資助項(xiàng)目，基金號(hào)為50477009。文中對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的所有負(fù)面效應(yīng)進(jìn)行了理論分析。實(shí)驗(yàn)裝置由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、6千伏安的變 頻器、4千瓦的感應(yīng)電機(jī)和兩個(gè)專門針對(duì)emi設(shè)計(jì)的有源和無源濾波器組成，目的是用來驗(yàn)證濾波器的效果和仿真分析結(jié)果的有效性。為了研究pwm變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電磁兼容問題并針對(duì)該系統(tǒng)所產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)采取有效的濾波方法，必須對(duì)電磁干擾的發(fā)射和傳播建立高頻模型并 進(jìn)行預(yù)測分析，電磁

51、干擾的高頻模型包括電磁干擾源和電磁噪聲傳播途徑兩部分內(nèi)容。本文建立了pwm變頻感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體模型，給出了三相電 源、整流橋和直流側(cè)的高頻模型，并提出逆變器和感應(yīng)電機(jī)的新的集總參數(shù)高頻模型，模型中的高頻參數(shù)是通過使用lcr分析儀測量得到的，隨著pwm變 換器開關(guān)速度的增加，電機(jī)的寄生參數(shù)也變得越來越重要，最后利用此模型進(jìn)行所有負(fù)面效應(yīng)的預(yù)測分析。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了所建模型的精確性。在仿真過程中，僅采用本文所提出的一個(gè)pwm變頻感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體模型即可得到共模電流和軸電流的仿真波形，而不再需要其他額外的模型，而且通過此整體模型可以將多數(shù)負(fù)面效應(yīng)分析清楚。文中對(duì)帶有和不帶有寄生參數(shù)

52、模型的傳導(dǎo)電磁干擾均進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果表明帶有寄生參 數(shù)模型的pwm驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的電磁干擾嚴(yán)重，而不帶有寄生參數(shù)模型的傳導(dǎo)電磁干擾不嚴(yán)重，從而得知電路中存在的高頻寄生參數(shù)是引起電磁干擾的主要 原因。本文還建立了電機(jī)的長線電纜高頻模型并分析了它對(duì)電機(jī)終端電壓的影響，利用仿真軟件saber對(duì)整個(gè)系統(tǒng)所建的高頻模型進(jìn)行仿真分析并給出仿 真結(jié)果。文中給出了軟件saber中所使用的spwm模型的描述，整個(gè)系統(tǒng)在saber下的執(zhí)行情況得到分析。對(duì)高頻電機(jī)模型，通過數(shù)學(xué)的方法計(jì)算出共模電 壓、軸電壓、共模電流和軸電流的大小，同時(shí)也給出了寄生參數(shù)的測量值。本文提出了單相和三相傳導(dǎo)電磁干擾的模型并分析了pwm變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電磁干擾傳播途徑，同時(shí)也對(duì)電磁干擾的抑制方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)電 磁干擾濾波器進(jìn)行了建模和分析。文中也討論了電磁干擾濾波器在阻抗失配情況下的設(shè)計(jì)方法和指導(dǎo)思想，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)的濾波器進(jìn)行了分析，最后得 出lc，cl，t型濾波器和多階濾波器應(yīng)用時(shí)所應(yīng)匹配的源阻抗值和負(fù)載阻抗值，并為得到高的插入損耗和低成本的濾波器給出一些有用的關(guān)系式。文中提出了一些有源和無源濾波器結(jié)構(gòu)并給出其設(shè)計(jì)方法，在第三章中討論了無源濾波對(duì)減小pwm變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)