目前,在我国绝大多数工程设计中,特别是在设计初期,很少考虑设备内电路的内外电磁干扰,导致许多电力电子设备的性能无法达到理想的效果。问题出现后,往往会找到原因和解决方案,既费时又费力,增加了产品成本。因此,提高电力电子设备的电磁兼容性已成为一个非常重要的问题。为了提高产品质量与可靠性,缩短产品的开发周期,则要求进一步加强对电力电子装置电磁干扰特性的研究,特别是在设计初期,则考虑设备电路之间的电磁干扰是十分必要的,然而电磁干扰滤波器是提高电力自动化设备电磁兼容性的重要器件之一。
1研究方法和实验方法
1.根据开关电源共模、差模干扰的特点,开关电源的频率分布可大致分为三个频段:O.15~0.50MHz主要是差模干扰;O.5~5MHz5~30MHz主要是共模干扰。
1.共模和差模等效电路正在进行中EMI在分析电源滤波器的电路结构时,通常分别分析共模干扰和差模干扰,分别计算各自等效电路的A参数矩阵,得到相应的插入损耗。给出滤波器理想状态下的共模等效电路和差模等效电路,如图1和图2所示。
1.3干扰信号分析近年来,共模和差模干扰信号分离技术日益成熟,可以通过多种方法获得共模和差模干扰信号的相量成分。常用的干扰信号分离方法有电流探杆、差模拒网、干扰分离器等。在传导电磁干扰测量中,必须使用传输线阻抗稳定网络,是电磁兼容性检测规定的线性阻抗固定网络,其重要功能是提供工作电源,隔离外部干扰,提供固定阻抗,吸收待测干扰,使用频谱分析仪读取干扰大小,测量电路如图3所示。当分别知道干扰源共模和差模干扰的大小时,可以使用共模和差模等效滤波电路,并根据所需的衰减量设计适当的元件值。
根据现有条件,通过对试验结果和标准要求的综合分析,滤波器可以抑制共模和差模干扰,实现衰减。共模和差模插入损耗与频率的对应关系如表1所示。
2.程序设计和模拟
采用所有算法Matlab实现语言编程。过滤器设计和过滤器分析分为两个模块。
2.1共模电感和差模电感的计算共模电感和差模电感的计算频点是根据开关电源的工作频率来取值的,分别是工作频率、谐波频率及几个高频点。
2.2模拟结果分析测试工作EMI评价电源滤波器性能的重要依据一般在电磁中进行。电磁屏蔽室是一种常用的设备,可以防止电磁干扰,净化电磁环境试验场所的插入损耗分析仪、人工电源网络等,实验中使用的分析仪型号为Hp3585ASpECTRUMANALYZER20Hz~40MHz。表2显示了滤波器实际测量的共模和差模插入损耗。
2.通过直流得出结论EMI电源滤波器的设计实例,阐述滤波器的整个设计流程。重要的设计过程包括:首先明确:EMC本规范要求选择滤波电路结构,利用网络理论进行分析,并在分析干扰信号的基础上给出滤波器共模和差模插入损耗设计指标。在此使用Matlab软件建立滤波器仿真模型,通过编程计算出部分滤波元件的参数,并分别对滤波器的理想及高频电路模型进行仿真分析,讨论元件参数、高频分布参数及源、负载阻抗对滤波器频率特性的影响。最后,通过实验验证滤波器设计方法和模拟模型的正确性。滤波器的设计方法也适用于多级滤波器、交流单相滤波器和交流三相滤波器。
3结语
总之,本设计是基于网络理论的EMI电源滤波器的设计技术可以严格保证滤波器网络的稳定性和网络传输特性,弥补以往相关经验设计的不足。同时,结合实际工程技术,使设计方法更加实用,缩短滤波器的开发周期,节约研发成本。设计方法使设备具有抑制电气电子设备传导干扰、提高电气电子设备传导敏感性、保证电气电子设备整体或局部屏蔽效率的优点,结构简单、性能可靠、操作方便、实用价值好。