功率开关变换电路换流过程的TEMI的研究

摘要

该文主要研究开关换流过程中的瞬态电磁场特性，同时对开关换流过程和门极驱动技术作了研讨，作为对瞬态干扰研究的基础。基于对DC-DC变换电路工作原理，该文提出了模拟注入实验方案，建立了具有方形主环路的斩波电路实验模型。通过对瞬态场时域与频域分析，该文对比了瞬态场与时谐场的不同特性。利用直接矢量势时域解析法，该文建立了基于斩波电路换流的环路瞬态电磁场的时域解析模型。该文从数字逻辑电路的直流噪声容限、交流噪声容限与能量噪声容限出发，提出了基于换流过程的瞬态能量法，用以预测处于不同窨位置上的数字逻辑电路在开关电路换流过程中可能吸收的最大能量。该文用实验与信号自理的方法首先分析了驱动脉冲占空比对环路瞬态场和系统共模干扰的影响，探讨了不同门极驱动电阻对漏极电流频谱的影响，而后用电路仿真的方法探讨了门极驱动电阻与源极电感对可靠换流过程的影响，并最终纳出驱动电路电磁兼容性设计方案。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2电力电子系统电磁兼容性的相关研究工作

1.2.1电力电子系统电磁干扰源的剖析

1.2.2电路拓扑与系统电磁兼容特性的研究

1.2.3电力电子系统电磁兼容性研究的新特点

1.3本文的立论依据及主要研究工作

1.3.1立论依据

1.3.2主要研究工作

1.4本文的结构

第二章开关变换电路实验模型的建立及面向瞬态换流过程的干扰分析

2.1实验模型的建立

2.1.1 DC-DC变换电路的工作原理

2.1.2基于模拟注入实验方案建立斩波电路模型

2.2斩波电路换流过程动态模型的建立

2.2.1功率MOSFET模型的建立

2.2.2二极管反向恢复模型的建立

2.3面向瞬态换流过程的干扰分析

2.3.1 MOSFET开关变换电路换流过程的分析

2.3.2二极管反向恢复现象引起尖峰干扰的机理

2.3.3基于换流过程的干扰分析

2.4本章小结

第三章瞬态场直接时域解析模型的提出

3.1用傅氏变换法计算脉冲电流的辐射

3.1.1中心带有片源的直导线的辐射

3.1.2存在终端反射情况下对瞬态场的考虑

3.1.3瞬态辐射场的特点

3.2瞬态场直接矢量势时域解析模型

3.2.1瞬态电流模型

3.2.2直导线瞬态电磁场模型

3.3直接矢量势时域解析模型与Hertzian偶极子模型及Ramp模型的一致性

3.3.1 Hertzian偶极子模型与直接矢量势时域解析模型一致性分析

3.3.2 Ramp模型与直接矢量势时域解析模型的一致性分析

3.4本章小结

第四章开关变换电路中的瞬态电磁场

4.1干扰模型的以往相关研究工作

4.2瞬态场研究的出发点与目标

4.3斩波实验电路的计算模型

4.4瞬态场时域解析模型

4.4.1环路瞬态电流分布

4.4.2环路矢量势

4.4.3环路瞬态磁场模型

4.4.4环路瞬态电场模型

4.5瞬态电磁场的计算实例与实验结果分析

4.5.1实验模型参数

4.5.2模拟计算与实测结果

4.6开关变换电路瞬态场特性

4.7瞬态能量法

4.7.1数字电路的噪声容限与瞬态能量法的提出

4.7.2瞬时磁场能量密度的计算

4.7.3时间窗的运用

4.7.4改善系统能量噪声容限的方法

4.8本章小结

第五章基于瞬态换流过程优化驱动电路的设计方案

5.1脉冲占空比的影响

5.1.1脉冲占空比对环路瞬态磁场的影响

5.1.2共模电流的时域特性

5.1.3基于梯形波源假设的共模发射的时域考虑

5.1.4占空比对共模发射的影响

5.2门极驱动电阻的影响

5.2.1门极驱动电阻与系统电磁兼容性的关系

5.2.2漏极电流脉冲的频谱分析

5.2.3基于不同门极驱动电阻的环路瞬态场的实验结果

5.2.4漏极电感与门极驱动电阻对换流过程的影响

5.3驱动电路电磁兼容性设计方法的考虑

5.4本章小结

结论

附录A.(3-30)式的导出过程

附录B.PACATS功率吸收钳系统的研制

攻读博士学位期间的主要成果及发表的论文

致谢

参考文献