电力电子装置传导emi分析及抑制技术研究

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1、摘要功率器件的高速开关动作使得电力电子装置成为了严重的电磁干扰源本文主要研究电力电子装置电磁兼容性EMC设计传导电磁干扰产生和传播的机理采用平衡电路拓扑技术和优化驱动脉冲技术抑制共模干扰方面的问题为了保证电力电子装置具有良好的电磁兼容性在产品的设计初期就应当进行EMC设计这时所花费的代价最低本文分析了电力电子装置产生电磁干扰的三个要素提出了针对性的EMC抑制措施从系统接地隔离合理的结构布局和布线屏蔽滤波方面进行了EMC设计分析了开关电源的电磁干扰源对反激式变换器差模干扰共模干扰以及由地电流引起的非固有差模干扰的产生机理进行了分析在此基础上建立了差模干扰和共模干扰的等效电路由于传统的开关变换器通

2、常采用不平衡电路拓扑共模电流流过开关管对地的寄生电容产生了共模传导干扰讨论了采用平衡电路拓扑方式抑制噪声源处产生的共模干扰针对应用广泛的全桥变换器分析了传导电磁干扰产生和传播的机理差模干扰是由功率器件的通断在输入侧产生的脉动电流引起的共模干扰是由共模电流流过桥臂中点对地寄生电容引起的当采用双极性调制时左右桥臂中点对地产生的共模电流本应互相抵消但由于对角开关管驱动脉冲传输延时的不一致共模电流振荡频率又很高实际上并不能保证这一点通过分析此时共模干扰的传播路径可看出共模电流的对消和时间有着密切的关系据此提出了一种通过对驱动脉冲边沿时刻进行预调整的方法来抑制共模噪声源实验表明这种方法在不增加任何其它硬

3、件手段的前提下有效的衰减了共模传导干扰分析了硬件电路中寄生参数对共模电流频谱的影响讨论了抑制开关管两端的瞬变电压来减小高频共模EMI关键词电磁兼容设计共模干扰差模干扰非固有差模干扰平衡电路驱动脉冲寄生参数IAbstractFastswitchingactionsmakespowerelectronicequipmentasignificantsourceofEMItonearbydevices.ThisthesisfocusesonEMCdesignofpowerelectronicequipment,analysisofconductedEMIgenerationandpropagation

4、mechanisms,suppressionofcommon-mode(CM)EMIbyusingbalancedcircuitsandoptimizeddrivingsignals.InordertoensuregoodEMCperformanceofpowerelectronicequipment,EMCdesignshouldbecarriedoutintheearlystageofdevelopment,sincethisbringslowestcost.ThreefactorsofgeneratingEMIinpowerelectronicequipmentareanalyzed,t

5、henthetechniqueswhichsuppressEMIaregiven,suchasgroundingisolation,optimalphysicallayoutandwiring,shieldingandfiltering.TheoriginofconductedEMIinswitchingpowersuppliesisdiscussed.Thegeneratingmechanismsofdifferential-mode(DM)EMI,CMEMI,non-intrinsicDMEMIinflybackconvertersareanalyzed,thentheequivalent

6、DMandCMEMImodelsarebuiltaccordingtothebasiccouplingpaths.Becauseconventionalswitchingconvertershavebeenusuallyusingunbalancedcircuittopologies,theCMcurrentflowsthroughtheparasiticcapacitanceoftheswitchtogroundinthepowercircuitandgeneratestheCMEMI.Abalancedswitchingconvertercircuit,whichisaneffective

7、waytoreducetheCMEMIfromitssource,isdiscussed.TheconductedEMIgenerationandpropagationmechanismsoffull-bridgeconvertersthatarewidelyusedintheindustryareanalyzed.TheDMEMIisrelatedtotheswitchingcurrentand