功率变换系统内近场电磁干扰特性的研究

摘要

功率变换系统是当今电能变换的重要设备，而随着集成化和功率等级的提升，其对外产生的电磁干扰越来越严重，这极大地影响了周围环境中设备的正常运行及自身性能的发挥。因此，本文以功率变换系统为研究对象，对其进行内部近场电磁特性分析从而采取抑制。
　　本文搭建了功率变换系统近场三维测试平台和EMSCAN电磁干扰扫描系统，测量并绘制了Boost PFC近磁场的三维图，分析了近磁场的强弱分布并进行了理论推导，验证了电磁干扰测试平台的有效性。针对功率变换系统内多导线的分布情况，利用多导线串扰分析和电偶极子理论对多导体磁场发射情况进行了分析，仿真了导体上的电流分布和对外磁场发射情况。将二端口网络散射参数应用于滤波器传输特性分析；分析滤波器内部的近磁场耦合，建立了其差模结构的近场集中参数模型，分析如何应用S参数法提取近场耦合参数；提出了基于近场干扰设计的高频性能优异的滤波器布局，用测得的插入增益验证了理论的正确性。针对某220W开关电源，实测了其EMI噪声，给出了针对超标噪声抑制的滤波器的设计参数，通过实验对该滤波器噪声抑制效果进行了验证。对开关电源和滤波器的近场耦合干扰进行了测试，分析了其对开关电源差共模噪声的影响；测试了多路输出反激电源上方距变压器上方10mm平面的磁场的分布，对滤波器合适安装位置的确定具有一定的指导意义。

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注释表

第一章 绪论

1.1 电磁兼容背景

1.2 功率变换系统内的电磁干扰问题

1.3 功率变换系统内电磁干扰研究现状

1.4 本文主要内容

第二章 EMI噪声测试系统

2.1 EMSCAN电磁干扰扫描系统

2.2 噪声接收仪器-频谱分析仪

2.3 近场探头组

2.4 3D测试平台

2.5 本章小结

第三章 多导体噪声近场干扰

3.1 单元辐射极子的噪声

3.2 多导体噪声近场干扰

3.3 变换器系统内PCB近场干扰

3.4 本章小结

第四章 EMI滤波器的近场干扰耦合

4.1 EMI滤波器的结构及等效

4.2 元件间的耦合特性

4.3 基于近场干扰设计

4.4 本章小结

第五章 功率变换系统内近场电磁环境的评估

5.1 功率变换系统简介

5.2 AC-DC变换器测试

5.3 反激变换器测试

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文与参与项目