反激变换器共模传导EMI噪声抑制的研究

对反激式变换器的原、副边共模传导EMI噪声特点进行了分析,总结了共模传导噪声模型并详细介绍了干扰源、传输通道对共模传导噪声的影响。建模分析了变压器绕组分布电容与共模传导等效电容之间的关系,针对原、副边共模噪声的特点,提出通过调整变压器绕组层间距离来控制共模传导路径阻抗特性的新方法,实现原、副边共模电流的抵消,从而更好地抑制共模传导噪声。并以一台40W的反激式电源为实验平台,用实验方法验证了该方案的可行性。     

基于噪声平衡原理的反激变换器CM传导噪声抵消方法研究

在反激变换器中,变压器绕组交错排布有助于减小漏感和绕组损耗,但相邻原、副边绕组间的耦合电容是传输共模(commonmode,CM)噪声电流的主要耦合路径,会引起严重的EMI问题。该文提出一种CM噪声抵消的方法,引入一组平衡绕组,设计平衡绕组与相邻副边绕组间的位移电相互抵消。建立反激变换器CM传导噪声电路模型,给出平衡绕组设计方法,以一台反激变换器为实验对象,测试并对比无屏蔽层、采用传统铜箔屏蔽及加入平衡绕组3种变压器结构下的CM传导噪声。实验结果表明,平衡绕组对CM噪声抑制效果优于无屏蔽层和传统铜箔屏蔽层结构,验证了平衡绕组抵消反激变换器CM噪声的可行性。     

反激式变换器共模EMI抑制研究

分析了反激式变换器的噪声模型,根据原、副边的噪声回路特点,提出利用反激式变换器的辅助绕组改变变压器内的电位分布以调整其内部分布电容,从改变噪声通路阻抗的角度调整原、副边噪声平衡,实现共模噪声抑制.以一台50W反激式变换器为平台对分析结果进行了实验,实验结果验证了分析的正确性.     

考虑磁场频率特性的变压器共模EMI宽频建模方法

变压器是隔离型变换器的关键共模噪声路径,与传导和辐射电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)性能紧密关联。现有变压器EMI等效电路建模方法对多层交错绕组的宽频共模特性缺乏准确预测能力,文中针对该问题分析了变压器共模噪声路径对电感参数的敏感性,以及现有电路结构不适用于交错绕组的原因,提出一种改进型建模方法。通过磁场仿真提取电感频率特性参数,使模型能够反映变压器的宽频磁场特性。同时,通过改进等效电路结构,正确表示共模噪声路径和绕组电势分布。以绕线式变压器为对象,S21参数为变压器共模EMI性能的评估方法,实际测量与电路仿真结果在150k Hz～100MHz具有较好一致性,表明改进型建模方法能够在宽频段准确预测、评估变压器的共模性能和谐振尖峰,扩展了现有模型的适用范围。     

一种兼具屏蔽效能的变压器平衡绕组技术

针对现有绕线式变压器平衡绕组方案需多次试错调整、且难以兼顾电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)特性和电气性能的问题，文中分析平衡绕组设计存在误差的原因，提出一种兼具屏蔽作用的平衡绕组技术，通过加入结构简单且容易实施的改进型平衡绕组，能够有效地抑制反激变换器在传导干扰频段的共模噪声。文中定量地分析变压器传输路径上完全消除共模位移电流的机理，给出改进型平衡绕组的设计准则。实验结果表明，在变压器绕组交错排布的情况下，只需在变压器中加入一层兼具屏蔽作用的平衡绕组，即可达到显著的共模干扰抑制效果，有效降低了变压器EMI特性优化设计的实施难度。     

高频开关电源中间抽头变压器线圈损耗的建模及其应用

中间抽头变压器由于两个副边线圈是分时工作,其线圈损耗模型不同于无抽头原副边线圈同时工作的变压器.本文采用线圈电流谐波分解和线圈窗口磁势分析的方法对中间抽头变压器线圈损耗进行建模和分析,结果表明变压器奇次电流的磁势在原副边线圈间平衡,偶次电流的磁势在副边两个线圈间平衡.该模型的建立有助于中间抽头变压器线圈的优化设计,中间抽头引出线设计以及线圈损耗的测量.在一个3kW变压器设计上的应用验证了模型的有效指导意义.     

光伏级联并网系统模块单元共模干扰建模及分析EI北大核心CSCD

为提高电能转换效率、降低器件的电压应力,大型光伏发电系统通常采用级联式拓扑、模块化设计。建立光伏级联系统模块单元的共模干扰模型是研究模块化光伏级联系统的电磁兼容特性,实施电磁兼容量化设计的基础。该文首先提出一种多绕组变压器结构电容的测试方法及等效共模耦合电容的计算方法,建立多绕组变压器高频共模耦合模型,对高频多绕组变压器各绕组之间的共模干扰耦合关系进行分析和评估;之后通过研究模块单元的共模干扰产生及耦合机理,建立一种新型LLC谐振变换器共模等效电路模型,并建立模块单元及系统的共模模型;最后,为解决大功率系统传导干扰测试困难的问题,采用退耦电容和高频磁环来隔离外部干扰,对功率缩比样机的共模电流进行测试。实验测试结果验证了所建模型的有效性。     

反激变压器传导共模EMI特性分析

为了研究反激变压器传导共模EMI特性的问题,在分析反激电源传导共模噪声传输机理基础上,提出了变压器可视为共模滤波器的新观点。通过理论分析变压器的容性效应,明确了影响变压器共模噪声抑制能力的关键因素,优化设计变压器绕组结构,改变原副边绕组间的容性分布参数,可改善变压器的传导共模EMI特性。最后,通过一台反激电源样机进行了实验验证,实验结果表明优化变压器绕制方式或连接方式,可有效抑制电路的共模噪声。     

Boost变换器共模噪声反相补偿法的高频特性分析与改善

反相绕组法是Boost变换器传导共模噪声抑制的一个有效技术,但绕组的寄生参数在高频段对噪声抑制能力有重要影响。通过对计及反相绕组寄生参数的Boost变换器共模等效模型的深入分析,明确寄生参数中的漏感、副边分布电容与补偿电容的串联谐振频率是影响噪声抑制能力的关键因素。优化寄生参数,提高谐振频率是扩大有效频率带宽,改善噪声抑制效果的有效措施。在此基础上,提出以反相1：1变压器代替反相绕组的新方法,该方法可以极大地减小漏感和副边分布电容,提高谐振频率。实验结果表明,反相变压器法较反相绕组法的有效频率带宽及高频段的共模噪声抑制能力得到明显提高。     

开关电源高频变压器电容效应建模与分析

该文分析了开关电源中高频变压器在考虑了变压器绕组导体的电位分布情况下的电场储能特性和共模电磁干扰发射特性。指出采用一端口入端电容描述电场储能效应，而采用二端口转移阻抗电容描述共模电磁干扰发射效应，并提出了相应的参数计算方法。在此基础上，建立了新的高频变压器电容效应模型，该模型可以同时兼顾变压器的电场能量储存特性和共模噪音抑制特性，能合理地揭示变压器内共模噪音电流的流动机理。实验和仿真结果均验证了理论分析和模型。     

开关电源共模传导干扰模型的研究

该文分析了一台单相小功率回扫式开关电源的传导干扰源和共模干扰传播通道，在细致分析回扫变压器绕组和屏蔽层作用的基础上，建立了开关电源的共模传导干扰电路模型。具体说明了各干扰源的作用。根据模型，提出了串联共模变压器和并联补偿绕组的方法，以改善电源输出端共模干扰的抑制效果，并进行了验证。文中对输出采用同步整流管对共模传导干扰模型的影响也进行了分析。     

考虑漏磁特性的变压器电磁干扰特性模型

变压器是隔离型功率变换器电磁干扰(EMI)噪声传输的关键器件。针对先期建立的变压器三电容容性EMI噪声特性模型在评估小匝比变压器及高频噪声时误差增大的现象,首先分析高频下变压器漏磁对噪声电压分布的影响,然后补充变压器二次侧耦合噪声对电磁噪声的影响情况,对比总结不同匝比结构对变压器噪声影响因素,在此基础上提出考虑漏磁特性的变压器EMI特性模型。通过能反映变压器二端口特性的参数测量评估方法进行实验评估,实验和仿真结果验证了理论分析和模型的正确性。     

干式变压器箔绕导体三维涡流场与附加损耗的数值仿真研究

针对干式变压器箔绕导体具有面积大、厚度薄和激励与感应电流共存的特点分析,建立了绕组三维涡流场与等效电路计算模型,并利用场—路耦合方法对铜箔和铝箔两个方案的绕组涡流场、短路阻抗与附加损耗等性能参数进行了数值验证和优化分析.计算结果表明了方法的合理性,并由此获得了绕组漏磁场、导体涡流损耗分布规律和优化设计方案,为干式变压器设计和预防局部过热提供了一种有效的分析方法.     

ANSYS软件在电压互感器设计中应用

运用有限元分析软件ANSYS建立了35 kV电磁式电压互感器的有限元分析模型,并对模型内部的电磁场分布情况进行了分析、计算.应用ANSYS有限元分析中的优化设计技术,对电压互感器的电磁结构(二次绕组匝数及一、二次绕组导线的截面积)进行优化,通过比较优化前后的结果,可以看出优化后电压互感器内部磁场分布更为合理,线圈中磁场的增强有助于进一步减小铁心的体积.     

Air temperature effect on thermal models for ventilated dry-type transformers

The temperature of the air surrounding the windings of ventilated dry-type transformers is an important factor in the cooling of the windings since they are cooled only by the air. In particular, inner windings are sensitive to the air temperature in vertical cooling ducts. This study presents air temperature effect on the temperatures in foil-type inner winding for the dry-type transformers. A transformer rated at 2000 kVA was selected for the research and temperature distribution was calculated under constant and varying air temperatures inside vertical ducts at three different loads. The 2-D transient heat diffusion equation was solved using the finite element method by coupling it with the vector potential equation due to non-uniformly generated heat caused by eddy currents in the foil winding. The calculated temperatures at constant and varying air temperatures are presented together with experimental values. The numerical and experimental results of this study showed that the air temperature affects the accuracy of temperatures in foil-type inner winding greatly.     

新型换流变压器在地铁供电中的应用

针对城轨交通供电系统的传统换流站产生的谐波和无功功率由变压器绕组注入交流网侧,既增大变压器制造成本,又产生噪音问题,提出了一种具有内部三角形绕组的自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器,它将传统无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路阻抗为零阻抗设计,使二次侧各种谐波源无法进入高压网络,有效抑制了供电系统中的谐波成分,从而具备自耦补偿和谐波屏蔽功能。对比传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器,分析新型换流变压器的谐波电流后计算出了变压器网侧电流特征谐波。新型换流变压器可以进一步减小网侧特征谐波,且解决了传统的轴向双分裂式12脉波牵引整流变压器副边匝比问题。     

基于补偿原理的逆变器共模噪声抑制方法研究

针对逆变器对其输出接地电容的限制,严重的共模电磁干扰难以用共模滤波器来抑制,以及共模干扰引起的地电流无法用共模滤波器抑制的问题,提出了新颖的基于噪声电流补偿原理的无源干扰抑制技术,只需要增加一个补偿绕组和一个补偿电容即可抑制主要的共模电磁干扰.不同装置结构方面的差异将导致主要共模噪声路径上的差异,为了有效地补偿主要噪声,在两种不同共模噪声传播路径上采用了这种新的补偿方法,并初步探讨了影响高频段补偿效果的因素及解决途径.仿真和实验结果证实了这种共模EMI抑制方法的有效性.