boostpfc变换器的传导电磁干扰研究

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1、BoostPFC变换器的传导电磁干扰研究第一章绪论1.1电磁兼容和电磁干扰概述随着现代电力电子技术、通信技术和高密度数据传输技术的发展，高频、高灵敏度、高集成度和高可靠性的电气和电子设备的应用越来越广泛。然而，这些设备不可避免地以传导或辐射的方式产生电磁能量或电磁骚扰，影响供电系统和电网的稳定运行，降低用电设备性能，干扰远程和数据通信，甚至影响航空导航而危及人的生命(如图1.1所示)。为了保证设备能够在复杂的电磁环境中正常工作，并且避免造成电磁污染，人们对电气和电子设备的电磁兼容性提出了严格的要求。电磁兼容(Electromagicpatibility，EMC)是指设备或系统在电磁环境中

2、能够正常工作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力[1,2]，它包括两个方面：电磁干扰(ElectromagicInterference，EMI)和电磁敏感性(ElectromagicSusceptibility，EMS)。EMI是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降；EMS是指在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。早在19世纪末，美国科学家NikolaTesla和意大利科学家GuglielmoMarconi发明无线电技术时，人们就意识到了电子系统的EMC问题。1899年，Marconi成功地在英国和法国之间建立了跨越英吉利海峡的无线电

3、通信。1900年，为了解决无线电信号受到干扰的问题，Marconi将英国科学家OliverLodge发明的谐振电路应用到无线电通信中，实现多台发射机以不同的频率发射无线电信号，达到信号之间互不干扰的目的。这在EMC的发展史上具有里程碑的意义，Marconi的这项调谐式无线电报发明也在1900年4月26日获得了著名的7777号专利。19世纪末和20世纪初期，电子设备的数量少、距离远，电子器件的功率密度低，因此EMC的问题并不突出。随着技术的发展，电气设备(如电动机、电气化铁路、电信号灯等)和电子设备(如无线电收发设备、导航设备和雷达等)的使用不断增加，以及高密度电子元器件的发明(如20世纪

4、50年代问世的场效应晶体管、60年代发明的集成电路和70年代发明的微处理芯片)，电磁环境越来越复杂，EMC问题也逐渐引起人们的关注[3]。......1.2传导电磁干扰测试原理尽管传导EMI在其耦合路径中主要以电流形式传递电磁噪声，但由于测试电压比测试电流更加方便，因此CISPR22中规定的传导EMI测试方式是，由线性阻抗稳定网络(LineImpedanceStabilizationNetentUnderTest，EUT)需要被放置在高度为0.8m的木质桌面上，距离垂直参考平面0.4m。LISN加在输入交流电源线和EUT之间，为传导EMI电流提供额定测试阻抗，同时为EMI接收机提供电压测

5、试端口。LISN需要紧贴水平接地平面放置，与EUT之间的距离应为0.8cm，并用尽可能短的线接地。水平接地平面和垂直参考平面的最小尺寸为2m2m。根据式(1.1)，可以计算150kHz~30MHz频率范围内λLN的曲线，如图1.7所示。在150kHz频率处，λLN=0.78，随着频率的升高，λLN趋近于1(增大L1的电感量可以提高低频段的λLN，但会影响50Hz交流供电)。因此，EUT产生的干扰电流iL和iN主要流过电容C2和测试电阻RLN的支路，在L线和N线的RLN上分别产生干扰电压vL和vN。LISN的主要作用可以归纳为：1)在

6、交流输入电源和被测试设备EUT之间提供了良好的高频信号隔离，避免交流电源中的干扰电流影响测试结果；2)在传导EMI的测试频率范围内，为EUT在L线和N线中产生的干扰电流iL和iN提供额定测试阻抗。......第二章BoostPFC变换器的共模和差模干扰及滤波器设计2.1引言为了分析BoostPFC变换器的原始原始共模和差模干扰频谱特性，首先需要根据它的传导EMI路径，推导共模和差模干扰等效电路。未加入EMI滤波器时，BoostPFC变换器的共模和差模干扰相互影响，即存在混合干扰。差模滤波电容对混合干扰有抑制作用，因此在建立BoostPFC变换器的原始共模和差模干扰等效电路时，为了避免混合

7、干扰的影响，需要在电路中加入适量的差模滤波电容。本章首先将BoostPFC变换器的开关管漏源极电压视为变换器的传导EMI噪声电压源，根据传导EMI产生路径，分析共模、差模和混合干扰的产生原因，并分析整流桥前后的差模滤波电容对混合干扰的抑制作用。然后，推导加入差模滤波电容时变换器的共模和差模干扰等效电路，给出共模和差模干扰电压谐波幅值与变换器开关管漏源极电压谐波幅值之间的关系，即变换器的共模和差模干扰电压传输增益。在此基础上，本章将对