基于多物理场的母线型EMI滤波器特性分析及优化设计

发布时间：2020-07-13 05:50

【摘要】：基于磁集成技术的集成式EMI滤波器因具有功率密度高、高频性能好等特点而得到广泛的研究。有别于传统的分立式EMI滤波器和现有的各类集成式EMI滤波器,母线型EMI滤波器具有对噪声电流的“反射”和“耗散”双重衰减功能,有着更加优良的高频特性。目前对母线型EMI滤波器的研究尚处于起步阶段,研究的内容也主要集中于滤波器材料特性、基本单元特性等方面,而滤波器在实际应用中产生的一些特性尚不清晰,尤其是基于滤波器多物理场特性的耗散层设计、工作电流引起的损耗及温升特性等内容还需要进行研究。为此,以母线型EMI滤波器为对象,本文将开展一系列研究,主要包括以下几部分:在阐述母线型EMI滤波器基本结构及原理的基础上,介绍滤波器材料选择原理,给出高介电常数陶瓷的制作流程,采用等离子薄膜溅射工艺对陶瓷进行表面金属化处理;对滤波器耗散层的高频电流分布特性和损耗特性进行研究,改进现有耗散层结构,对耗散层厚度进行设计,并进行相关实验验证。建立母线型EMI滤波器多物理场有限元模型,对滤波器时谐磁场特性进行分析,提取滤波器损耗分布;在自然散热条件下,以损耗为载荷对滤波器及其周围空气流体进行“热-流”场计算,通过双向耦合迭代求解滤波器稳态温度场,并最终求解出滤波器的载流量;完成滤波器温升实验,验证理论计算的准确性。分别建立外套磁芯结构和电感增强结构的母线型EMI滤波器三维多物理场有限元模型,对其“磁-热-流体”场进行分析,求解其在不同工作电流下的稳态温度场,为滤波器初期设计和安全运行提供相应参考。完成温升实验,验证理论计算的准确性。将母线型EMI滤波器“耗散”理念进行拓展,提出一种具有噪声“耗散”功能的共模扼流圈;采用S参数法对由新型扼流圈组成的单阶EMI滤波器电压传输特性进行测试,对其滤波性能进行验证;将新型耗散式扼流圈与母线型EMI滤波器结合,组成全耗散式母线型EMI滤波器,结合具体应用,对其差共模噪声抑制效果进行测试,验证改进的有效性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【图文】：

滤波器功率密度，提高滤波器高频特性。图 1. 2 矩形平面 EMI 滤波器吉尼亚理工大学提出了一种矩形平面结构集成式 EMI 滤波器，该种结构通过在两侧喷镀导体来实现共模电容与共模电感的集成，如图 1.2 所示[7-9]。滤波器中模电感的漏感提供，差模电容由单匝的 LC 单元提供。基于广义传输线模型，文滤波器的高频模型以及滤波特性进行了研究。然而由于该种滤波器采用了矩形平在导线的拐角处分布严重不均匀，对其性能造成了一定影响[12]。除此之外，其于磁芯外，机械强度较低，因而存在易断裂等现象。磁芯介质铜箔绕组CABD

图 1. 4 柔性带材 EMI 滤波器方式之外，浙江大学提出了一种基于柔性带通过在介质薄膜两面夹上铜箔，形成多层带，故该种滤波器加工相对容易，但因带材介波性能有限。器种有别于任何一种 EMI 滤波器的新型集成波器兼具了传统无源滤波器对噪声电流的“，能够对噪声电流进行双重抑制。文献[19器最初应用场合为射频领域，其基本原理是使电流流经不同位置不同电阻率的导体材料相对低的工作电流不造成影响。后这一理念数介质材料来适应电力电子领域的需求。华机驱动系统中的应用进行了相关研究[21]。

图 1. 4 柔性带材 EMI 滤波器平面化集成方式之外，浙江大学提出了一种基于柔性带材的集该结构首先通过在介质薄膜两面夹上铜箔，形成多层带材，材容易绕制，故该种滤波器加工相对容易，但因带材介电常因此往往滤波性能有限。MI 滤波器 滤波器是一种有别于任何一种 EMI 滤波器的新型集成性 EM。该种滤波器兼具了传统无源滤波器对噪声电流的“反射”耗散”功能，能够对噪声电流进行双重抑制。文献[19,20]最早 EMI 滤波器最初应用场合为射频领域，其基本原理是利用邻近效应，使电流流经不同位置不同电阻率的导体材料，增，而对频率相对低的工作电流不造成影响。后这一理念被引申入高介电常数介质材料来适应电力电子领域的需求。华中科器在三相电机驱动系统中的应用进行了相关研究[21]。

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

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本文编号：2753053