沈湛袁王世山袁刘军袁王晓辉.PDF

第 1期 电 源 学 报 No.1 2012年1月 Journal ofPower Supply Jan.2012 沈 湛袁王世山袁刘 军袁王晓辉 (南京航空航天大学 自动化学院袁南京210016) 摘要院滤波器是抑制传导干扰的重要元件袁平面滤波器以寄生参数小尧抗电磁干扰强的优点在电力电子领域有 较好的应用前景遥 提出一种以野桶壁型冶感容结构为基础的EMI滤波器袁它与平面型滤波器可以统称为薄介质型滤 波器袁其线匝间部分电容对该类滤波器性能有重要影响遥 以薄介质型滤波器为研究对象袁建立轴对称静电场模型并 计算任意线匝间的耦合电容遥若分别将正对位置的两线匝看作微型平行板电容器和微型同轴圆柱电容器袁则由解析 表达式可以计算其耦合电容并与采用有限元法计算的电容值比较袁并研究影响二者误差的相关因素遥 研究发现袁在 一般工程应用中袁解析表达式的精度符合要求袁可以不必采用数值计算方法计算匝间耦合电容袁为该类滤波器的设 计带来极大的方便遥 关键词院平面滤波器曰桶壁型滤波器曰有限元法曰耦合电容 中图分类号院TM151,TM155 文献标志码院A 文章编号院2095-2805渊2012冤01-0001-07 导体的相关参数袁而导体间耦合电容是其中一项重 要的指标遥 电力电子系统的集成化尧高频化使得电磁干扰 采用实验的方法提取电容可信度高袁但不适合 (Electromagnetic Interference,EMI) 成为愈来愈突出 用于滤波器的初期设计阶段曰用解析表达式计算简 的问题袁EMI滤波器是抑制传导电磁干扰的重要手 单方便袁但精确度不高曰数值计算考虑到全面因素袁 [1,2] 但计算复杂袁不适合用于工程实际遥 段 遥 传统的分立元件组成型EMI滤波器体积大尧 集成度低袁影响滤波器的整体性能遥 为改善分立元 因此袁本文将分别用解析法和数值法计算薄介 件滤波器性能袁一种称作野平面EMI滤波器冶结构的 质型滤波器的耦合电容袁并探索总结出一套使用解 元件由文献[3]研究小组首先提出袁进而得到其他研 析法的使用条件袁为便捷设计该类滤波器提供了一 [3-5] 定的理论依据遥 究小组的改进和发展 遥 由本项目组提出的圆环型 结构EMI滤波器一定程度上改善了文献[3]的部分 不足袁但是在某些特殊场合袁由于空间结构限制袁更 适合于元件向空间方向布置遥 为此袁本课题组将平 面滤波器各模块进行野空间化冶袁组成一类桶壁型滤 薄型滤波器工作原理和分立元件型滤波器类 波器遥 因为平面型和桶壁型滤波器的基本介质均很 似袁均由共模和差模滤波模块组成遥 对于平面环形 薄袁因此本文统称为野薄介质型滤波器冶遥 结构(图1a)袁共模集成模块(图1b)由PCB板和紧密 薄型介质滤波器各模块间电磁耦合复杂袁难以 附着在板上的导线电感线圈组成袁野耦合电容冶指的 建立电磁模型遥 为了研究滤波器的电磁特性袁可采 是分布在上下PCB板上的电感线匝之间的电容袁当 用野路冶的研究方法遥这种方法需要提取滤波器模块 然非正对线匝之间也存在电容效应袁这些电容均属 于野部分电容冶遥 收稿日期院2011-10-07 对于桶壁型滤波器(图2)袁共模模块由PCB桶 基金项目院国家自然科学基金资助项目(51177071