阻抗不匹配情况下多级滤波网络级联功率因数的计算方法

摘要

本发明是一种阻抗不匹配情况下多级滤波网络级联功率因数的计算方法，包括建立二端口网络，计算级联后的二端口网络的传递函数，具体步骤如下：1)确定滤波网络个数，计算每个滤波网络的传递函数。2)计算所有滤波网络级联后总的传递函数。3)计算激励的内阻和负载的传递函数。4)计算功率因数。本发明的优点在于：1.可以不考虑滤波二端口网络级联本身的阻抗不匹配问题，降低了分析滤波网络的运算量；2.效率高，节约成本。因为降低了运算量，所以设计滤波网络所需的时间缩短，降低了研发成本；3.通用性比较强。

说明书

技术领域

本发明是一种工程分析计算方法，属于应用技术领域。

背景技术

在电子设备及电子产品中，在抑制EMI信号的传导干扰方面，EMI滤波器是极有效的器件。随着系统内电子设备越来越越复杂，系统间传导性电磁干扰也越来越严重，EMI滤波器也由原来比较简单的设计变成了多级滤波网络级联的情况。分析多级滤波器级联比较常用的方法是使用二端口网络，但是二端口网络分析方法在阻抗不匹配情况下滤波网络功率因数的计算方法一直没有文献提及。

发明内容

针对现在二端口网络分析方法存在的不足，本发明的目的是提供一种阻抗不匹配情况下多级滤波网络级联功率因数的计算方法，该方法计算简单快捷，便于仿真计算。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

一种阻抗不匹配情况下多级滤波网络级联功率因数的计算方法，具体步骤如下：

(1)确定滤波网络个数，计算每个滤波网络的传递函数；

(2)计算所有滤波网络级联后总的传递函数；

(3)计算激励的内阻和负载的传递函数；

(4)计算功率因数。

本发明的优点在于：

1.可以不考虑滤波二端口网络级联本身的阻抗不匹配问题，降低了分析滤波网络的运算量。

2.效率高，节约成本。因为降低了运算量，所以设计滤波网络所需的时间缩短，降低了研发成本。

3.通用性比较强。

附图说明

图1表示一个二端口网络；

图2为n个二端口网络级联的情况；

图3为级联后的二端口网络与激励和负载级联后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

为计算一个多级滤波网络级联后的功率因数，假设滤波网络共有n级，具体计算步骤如下：

一、确定每个滤波网络的传递函数。

图1为一个二端口网络，它的传递函数方程为：

$\left(\begin{array}{c}{U}_1=a_{11}{U}_2+a_{12}(-I_2)\\ I_1=a_{21}{U}_2+a_{22}(-I_2)\end{array}\right)$

变换成矩阵形式为：

$\left(\begin{array}{c}{U}_1\\ I_1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{a}_{11}& a_{12}\\ a_{21}& a_{22}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{U}_2\\ -I_2\end{array}\right)=A\left(\begin{array}{c}{U}_2\\ -I_2\end{array}\right)$

二、计算所有滤波网络级联后总的传递函数。

图2为n个二端口网络级联的情况，级联之后的传递函数如下：

$\left(\begin{array}{c}{U}_1\\ I_1\end{array}\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Pi }}{A}_i\left(\begin{array}{c}{U}_{n+1}\\ -I_{n+1}\end{array}\right)$

三、计算激励的内阻和负载的传递函数

图3为级联后的二端口网络与激励和负载级联后的示意图。要计算功率因数就要首先计算出输入输出电流、输入输出电压。此计算方法是把激励的内阻和负载分别看成一个二端口网络，再与级联后的二端口滤波网络进行级联，内阻和负载的传递函数分别为

$\left(\begin{array}{cc}1& R_s\\ 0& 1\end{array}\right)$$\left(\begin{array}{cc}1& R_L\\ 0& 1\end{array}\right)$

因为激励与负载是共地的，所以传递函数方程变为：

$\left(\begin{array}{c}V\\ I_i\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}1& R_s\\ 0& 1\end{array}\right)\underset{i=1}{\overset{n}{\Pi }}{A}_i\left(\begin{array}{cc}1& R_L\\ 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}0\\ I_o\end{array}\right)$

四、计算功率因数

计算功率因数需要输入电流、输出电流、输出电压的值，它们之间的关系如下公式所示：$\left(\begin{array}{c}{U}_i=V-I_i*R_s\\ U_o=-I_o*R_L\end{array}\right)$

由此可计算出功率因数如下：

$P=\frac{U_O{I}_O}{{\mathrm{VI}}_i}.$