一种量化电源滤波器设计方法.pdf

《电气自动化》2013年第35卷第2期
电源技术
Power Supply Techniques
种量化电源滤波器设计方法
许敏
(珠海格力电器股份有限公司,广东珠海519070)
摘要:提出了一种量化的电源滤波器设计方法。此方法在确定干扰模型参数的基础上,分别确定差模与共模信号在相应的频率点需
要降低幅度以达到标准的要求,然后分开计算相应的差模及共模滤波器参数。最终得到整个滤波器参数。此方案在1500W变
频系统上进行了验证,实验结果验证了此电源滤波器设计方案是可行的。
关键词:电源滤波器;传导干扰;差模干扰;共模干扰;干扰模型
DOI:10.3969/j?issn.1000-3886.2013.02.029
中图分类号]TM502[文献标志码]A[文章编号!1000-3886(2013)02-0086-03
A Quantified Method in Designing Power Filter
Gree Electric Appliances, Inc of Zhuhai, Zhuhai Guangdong 519070, China)
Abstract: A quai m od in e g in wr iler s pr ee This m od is determined on the ase of e parameters of the interference
model, can be determined separately need to reduce the amplitude of the differential mode and common mode signals in the
corresponding frequeney point. Then parameters of differential and common mode filter are calculated respectively. Finally the whole
parameters of the filter are obtained. The method was verified on a 1500W inverter system. The experimental results indicate that the
power filter design method is feasible
Keywords: power filter; conducted interference; differential mode interference; common mode interterence; interference model
一般滤波器采用插人损耗表征其性能。然而滤波器的插入
损耗特性是在既定的输入输出阻抗下测得的(一般均为509)。
而在实际系统EMC测试中,人工电源网络IISN作为干扰源负载
其阻抗是500。但千扰源内阻却不能满足50。因此已知插入
损耗特性的滤波器应用到实际系统中却起不到满意的干扰抑制
p
效果。
为了揭示滤波器更本质的特性,文献[1,5]研究了寄生参数
对滤波器髙频性能的影响。文献[2]研究了传输线效应对滤波
图1简化复合式传导干扰模型
器高频性能的影响。文献[3]研究了采用插入损耗的方法测量
噪声源内阻。文獻[4]对空间电磁场的因素进行了考虑。文献
6]对差模与共模干扰分离进行了相关研究。这些工作为定量
本文在确定干扰模型参数的基础上,分别确定差模与共模干电演予和分別为共模与差模电流,ら和、分别为火线和零线
研究提供了前提。
式中
扰在相应的频率点需要降低幅度以达到标准的要求,并计算确定
公式(3)和(4)中定义了共模及差模电压:
相应滤波器的参数。最后对计算出的差模及共模滤波器参数进
(3
行综合以确定滤波器最终参数。
1传导干扰模型
式中为共模电压,vm为差模电压,和n分别为LISN火线
传导干扰模型电路是进行量化分析计算的基础。图1是复和零线检测电阻上检测到的干扰电压。因此其值为相应的干扰
合式简化干扰模型。与R。分別表示LSN中火线与零线的测电流乘以检测电阻。再将公式(1)和(2)代人得到:
试阻抗。在模型中它们是干扰源的负责。Z,Zm分别表示差模
50xin+50×i
与共模干扰内阻。
图1中,共模及差模电流的定义如公式(1)和(2)所示
收稿日期:2012-1]-13
公式(5)和(6)即为传导千扰的模型。对照图1及相应的公
式可看出此模型是一线性网络,可将其分成两个等效网络:共模
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解的79%51%
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r Supply
与差模模型,
100
传导干扰馍烈确定
如图2所示。
yem Zcr
7a
干扰模型
确定超标点的峯及超值
中的2592及(共模共干扰模型
(2)差模于扰模型
1000电阻分
图2共模与差模干扰模型
倌号分离,确定差棋滤波器设
别表示LSN
计指标及共滤波器设计指
在相应模式下的等效阻抗。Im及为共模与差模干扰源,Z。
及Zm为相应模式下的等效内阻。从图2中可知要进行千扰的
量化计算必须确定干扰源的等效内阻等模型参数。
辯波器设计《X电容)
共模滤波器设计《共模电)
2模型参数的确定
确定设计国标频率点下的差
确定设计目标率点下的共模
内阻值
内阻
从分析电路及仿真等方法很难确定模型参数。可行的方法
是通过实验测试干扰源在不同负载下的干扰大小。从而间接算「根据设计日标值、干找模数、
根据设计国怀值、干忧、
出等效内阻。
100的等效LISN负载值及差
25的等效LSN负载值及共模
模干扰源内阻值确定X屯容值
干扰源内值确定共摸电懲值
以共模干扰内阻计算为例,可以测试两种负载情况下的干扰
Vcm大小。一种是以LSN等效检测电阻(250)为负载,另一种在
完成波器设计指提下
LISN等效电阻上并入测试电子元件。此元件与ISN等效电阻一
为提高设计裕量,根据沚电
同作为共模干扰源负载。在本方案中并人的测试元件是电容C,
流允许值确定V电容值
不加入测试电容与加入测试电容C.(其阻抗为。)测得的
图3电源波器设计流程
千扰电压分别用。m和va表示,则有:
情况下进行传导测试,确定超标点相应的频率和超标幅值。一般
=(25∥
(7)确定一个或两个超标点。然后进行千扰信号的分离。确定在超
标的频率点上是差模干抗占主导还是共模千扰占主导。如果是
(25/m/)×
(8)差模干扰占主导,则设计差模滤波器,其衰减度即为此点的超标
幅值。相似的如果共模占主导也按此进行。通常中低频段主要
将公式(7)除以公式(8),令=G,则
是差模干扰占主导,中高频段共模于扰占主导,因此选取的结果
25∥xm
般是一个中低频超标点(频率点:fa(Hz),超标幅值:A
25∥xm∥
(dBuV),此点的抑制采用差模滤波器),一个中高频超标点(频
率点:f(Hz),超标幅值:B(dBuV),此点的抑制采用共模滤波