电力电子装置传EMI分析及抑制技术研究.pdfVIP

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 I Abstract Fast switching actions makes power electronic equipment a significant source of EMI to nearby devices. This thesis focuses on EMC design of power electronic equipment, analysis of conducted EMI generation and propagation mechanisms, suppression of common-mode (CM) EMI by using balanced circuits and optimized driving signals. In order to ensure good EMC performance of power electronic equipment, EMC design should be carried out in the early stage of development, since this brings lowest cost. Three factors of generating EMI in power electronic equipment are analyzed, then the techniques which suppress EMI are given, such as grounding isolation, optimal physical layout and wiring, shielding and filtering. The origin of conducted EMI in switching power supplies is discussed. The generating mechanisms of differential-mode (DM) EMI, CM EMI, non-intrinsic DM EMI in flyback converters are analyze