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电力电子变换器差模干扰抑制技术与差模电感设计.docx
资料介绍
电力电子变换器差模干扰抑制技术与差模电感设计
1 引言
差模干扰是电力电子变换器传导EMI的重要组成部分，在电源线之间沿与正常电流相同的路径传播。差模干扰主要由输入电流的脉动特性引起，在整流-逆变电路中，输入整流桥后的直流母线电流呈现脉动特性，包含丰富的谐波分量，形成差模干扰。差模干扰的频率范围主要为150 kHz~30 MHz，在低频段（<1 MHz）通常占主导地位。差模干扰的抑制主要通过X电容和差模电感组成的LC滤波器实现。差模电感的设计需要综合考虑电感量、饱和电流、频率特性和体积等因素，在高功率密度变换器中，差模电感的小型化设计面临挑战。本章将系统阐述差模干扰的产生机理、差模电感的设计方法、磁芯材料选择以及差模干扰抑制的系统化策略，为变换器差模EMI抑制提供设计指导。
2 差模干扰产生机理
2.1 差模干扰源
差模干扰源是变换器输入电流的脉动分量。在PFC整流电路中，输入电流跟随输入电压正弦变化，但高频开关分量产生差模干扰。在DC-DC变换器中，输入电流随开关动作脉动，包含开关频率及其谐波分量。差模干扰的幅值取决于输入电流的脉动幅度和滤波电容的ESR/ESL。在单相整流电路中，输入电流中的低频谐波（如3次、5次谐波）也是差模干扰的重要组成部分，但其频率低于EMI标准的起始频率（150 kHz），通常由谐波标准（如IEC 61000-3-2）而非EMC标准限制。
2.2 差模传播路径
差模干扰在电源线之间沿与正常电流相同的路径传播。在变换器输入端，差模干扰电流从电源线L流入变换器，经输入电容滤波后，从电源线N返回电网。差模干扰的传播路径包括：输入电容的ESR和ESL，影响高频差模滤波效果；输入线缆的寄生参数，影响差模干扰的传输特性；LISN的内部阻抗，影响差模电压的测量结果。差模干扰的等效电路是干扰源串联在电源线之间，通过LISN的50Ω阻抗测量差模电压。
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