电力电子装置中EMI的电磁计算技术

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1、电力电子装置中EMI的电磁计算技术现代功率半导体技术的进步促进了电力电子装置朝着低尺寸、高功率密度的方向发展。特别是电力电子器件功率等级达到100kW时变流器的尺寸大小成为一个非常重要的问题，制造商通过功率元器件、散热器和控制电路的集成方案尽可能地减小了装置的尺寸。由此导致了装置内部相邻电力电子元器件之间严重的近场耦合电磁干扰问题。为了在开发阶段优化元器件布局减小这种耦合效应，要求能够对电力电子元器件和其他传导结构产生的杂散电磁场进行仿真和预测。幸运的是，电磁计算技术的发展使得通过虚拟样品进行三维结构的电磁场分析成为可能的解决方案从而使电力电子器件能够达到更高的优越性成为可能。

2、电磁场计算广泛采用的一种方法是有限元分析法(FEM)，它能够计算几乎所有的电磁效应，包括时域场传播、非均匀材料性能以及材料的损耗问题。有限元法通过划分模型的离散网格并对每个网格点求解Maxwell方程最终得到所需要的结果。为了得到准确的结果，需要对模型作精细的离散化处理，这将导致计算单元数目过大，因此有限元法对计算机的内存和运算速度要求非常高。减小仿真计算复杂性的方法是选择无需对整体模型进行离散化处理的电磁算法，矩量法(MoM)和部分单元等效电路法(PEEC)仅仅考虑传导结构的表面电磁场分布因而可以满足这个要求。PEEC方法主要应用于当远场辐射不是主要关注问题时的较低频率电磁场

3、计算。MoM法和PEEC法的一个缺点是不能分析非均匀磁导率效应，由于非均匀的铁氧体磁心材料广泛应用于电力电子装置中，因此采用PEEC法进行电磁场分析时如何突破电磁材料特性的限制成为了亟待解决的课题。由于每种电磁计算方法都有其最适合的应用范围，如果将两种方法综合比如采用表面积分技术的矩量法(MoM)与有限元法(FEM)的混合计算技术(hybridtechnique)就有望能够处理单独一个算法所不能解决的问题。适于EM1分析的电磁计算技术。计算电磁领域涌现出大量的电磁计算技术，如何选择合适的电磁建模方法成为一个具有挑战性的工作。由于没有任何一种单独的电磁建模技术对所有的问题都是有效

4、和准确的，因此我们所要面对的是“为确切的问题找到确切的技术方案”。