收藏本站
收藏 | 论文排版

大功率电驱系统3D集成式共模EMI滤波器的最优化设计

何谷青  
【摘要】:电动汽车在迅速发展,和传统内燃机汽车相比,各种电力电子设备的大量使用使许多电磁设备集中到了汽车内部,导致车体内有着极其复杂的电磁环境。而目前电动汽车内有越来越多智能化装备,这些装备极易受到电磁噪声的影响,因此需要对这些电力电子系统的电磁兼容性能提出更高的要求:电动汽车的控制、总线和通信系统要求电力电子装置在数百千赫兹乃至数十兆赫兹均要满足噪声发射指标。诸如碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体器件凭借低损耗与高开关速率,已经逐渐成为大功率电驱系统中的IGBT和MOSFET的首选器件。然而,这些器件的高速开通和关断会带来宽频带和高幅值的噪声,进一步加剧系统中的电磁干扰(EMI)。EMI滤波器作为一种无源滤波器件,具有较为简易的设计流程以及较低的制作成本,能够在很宽的频段内对噪声起到有效的抑制作用,从而减小噪声的影响,对于电驱系统长时间的正常工作具有较高的意义与价值。然而,大功率EMI滤波器由于功率等级的要求,耐受高电压和承载大电流的绕组和电容通常具有较大的体积和重量,且会随系统功率等级的提高不断增加。对于目前电驱系统的集成化与小型化的要求,采用传统的设计方法无法设计出满足新应用的产品。因此,如何在保证滤波器性能的前提下大幅度减小其体积,是目前影响电动汽车发展的一个重要问题。本文提出了一套适用于大功率电驱系统的EMI滤波器完整设计优化流程,并按照该流程设计制作了一个能在电驱系统上正常工作的EMI滤波器。该流程首先对电驱系统进行完整的建模和分析,清楚了解噪声的产生机理和流通路径;其次,对传统的大功率滤波器架构做了设计与改进,绕组设计为S型绕组和U型绕组的组合,布有高压陶瓷电容的PCB板平铺在电感上方,整体架构由分立平面式变为了3D集成式;再次,对滤波器需要满足的一切性能指标做了分析,求出了滤波器在满足这些指标下的体积最优解,对尺寸做了最优化设计;最后,通过仿真验证了设计的准确性,并按照该流程设计出了一个完整的EMI滤波器,在实际电驱系统中做了测试与验证。另外,针对共模电感易发生饱和这一问题,本文还提出了一种自适应抗饱和调制策略,并搭建了小型的实验装置进行了原理性验证。本文设计的3D集成式共模EMI滤波器体积小、性能优异,整套设计流程较为完善,易于工程化生产。可以有效解决宽禁带半导体器件给电驱系统带来的电磁兼容问题,推动电动汽车向小型化、轻量化与安全化的方向发展。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 柳光福;;EMI滤波器控制传导干扰实验与分析[J];航空精密制造技术;1993年05期
2 柳光福;;电源线EMI滤波器的选用和安装[J];航空精密制造技术;1991年06期
3 宛野;万里;;EMI滤波器的寄生效应分析[J];机电信息;2020年21期
4 陈益芳;洪瑜鹏;康武闯;;抗干扰屏蔽式EMI滤波器插入损耗测试夹具设计[J];电子技术;2017年02期
5 杨玉岗;许平静;;EMI滤波器高频寄生参数分析[J];电源技术;2010年09期
6 李凯文;李金辉;陈益芳;蒋忠益;;EMI滤波器生产过程风险点控制[J];中国航天;2020年S1期
7 邓发玉;;一种EMI滤波器信号特性的分析研究[J];数字技术与应用;2017年06期
8 尚建荣;;EMI滤波器的测试[J];甘肃科技纵横;2014年10期
9 陈捷;区健昌;;EMI滤波器软件自动化设计[J];电气技术;2007年02期
10 王丽;张小青;;EMI滤波器与浪涌抑制技术的结合[J];电力系统通信;2006年07期
11 宋峥;王世山;;EMI滤波器网络最佳工作状态设计及其平面化实现[J];电工技术学报;2016年07期
12 闫勋;;混合型EMI滤波器的建模与仿真研究[J];大功率变流技术;2012年04期
13 黄成玉;任学军;张全柱;邓永红;;高频电子镇流器的EMI滤波器的设计[J];电气应用;2011年06期
14 冯成;;EMI滤波器的精确设计[J];电子产品世界;2007年02期
15 简力;宋芳;;EMI滤波器测试技术研究[J];计算机与数字工程;2015年01期
16 宁志芳;;一种高性能EMI滤波器及屏蔽测试技术[J];电气技术;2008年06期
17 石磊磊;王世山;徐晨琛;;二端口网络散射参数理论及其在平面EMI滤波器测试中的应用[J];电工技术学报;2013年02期
18 刘勇;赵阳;肖家旺;张宇环;郭青龙;;新型传导EMI滤波器的设计研究[J];南京师范大学学报(工程技术版);2011年04期
19 柳光福;;开关电源EMI滤波器的设计[J];航空精密制造技术;1992年04期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 杨栓平;邱扬;程丽丽;;高性能中频电源EMI滤波器的设计[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年
2 崔永生;王世山;黄诗友;;关于寄生参数对EMI滤波器高频输出特性影响的仿真[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
3 周平章;胡乔;秦勋;;集成片式EMI滤波器技术研究[A];第十四届全国混合集成电路学术会议论文集[C];2005年
4 裴雪军;刘智勇;张凯;康勇;陈坚;;基于EMI滤波器的逆变器传导电磁干扰的抑制[A];第六届全国电磁兼容性学术会议2004EMC论文集[C];2004年
5 季清;阮新波;杨飞;徐明;;EMI滤波器基本原理研究及两级滤波器优化[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
6 陈飞;郑建勇;张先飞;梁志成;傅静波;江峰;;EMI滤波器阻抗失配问题研究[A];江苏省电工技术学会成立十周年庆典暨2004年学术年会论文集[C];2004年
7 卢杰钰;秦会斌;;电子镇流器中的EMI滤波器对传导干扰的研究[A];浙江省电子学会2008年学术年会论文集[C];2008年
8 郭攀锋;谭国俊;赵艳萍;张晓;;开关电源传导EMI抑制技术探讨[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年
9 伍晓峰;温志伟;徐德鸿;;基于柔性多层绕组的集成EMI滤波器[A];浙江省电源学会第十一届学术年会暨省科协重点科技活动“高效节能电力电子新技术”研讨会论文集[C];2008年
10 文孝康;苏明;刘政;唐明春;穆冬梅;;芯片的三维电磁偶极子天线模型及其EMI研究[A];第27届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2021年
11 周熙哲;;金融经济学EMI教学问题与对策探索[A];华南教育信息化研究经验交流会2021论文汇编(十二)[C];2021年
12 吕凌;;磁环在改善产品EMI性能中的作用分析[A];2013年全国微波毫米波会议论文集[C];2013年
13 卢智良;朱宁;吴强;倪敏敏;;电火花加工机床抗电磁干扰(EMI)技术的研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
14 杨春霞;周洪庆;刘敏;金宇龙;;抗EMI用聚合物基复合材料[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
15 杨春霞;周洪庆;刘敏;金宇龙;;抗EMI用聚合物基复合材料[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
16 杨春霞;周洪庆;刘敏;金宇龙;;抗EMI用聚合物基复合材料[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
17 陈省区;王德苗;赵欢畅;苏达;任高潮;;磁控溅射制备抗EMI膜的研究[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
18 陈立剑;熊蕊;吴琼;;有源共模EMI滤波技术在开关电源中的应用[A];第17届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2007年
19 杨庆;;荧光灯镇流器EMI滤波电路的设计与仿真[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
20 张洪波;李高升;;EMI自动测试系统的设计与实现[A];2015年全国微波毫米波会议论文集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 陈恒林;EMI滤波器高频建模—寄生效应研究[D];浙江大学;2007年
2 周孟夏;基于非理想器件模型和场路协同分析的开关电源EMI建模研究[D];南京师范大学;2021年
3 程飞;可重构滤波器的实现及应用研究[D];电子科技大学;2016年
4 周细凤;可重构多功能滤波器及其自动调谐电路的研究与设计[D];武汉大学;2014年
5 盖川;射频可调滤波器技术的研究及应用[D];东南大学;2016年
6 何泽涛;多层混合耦合小型化滤波器研究[D];电子科技大学;2015年
7 唐伟;基于三维电磁耦合的滤波器研究[D];电子科技大学;2014年
8 张忠海;应用于多路耦合器的可调滤波器研究[D];西安电子科技大学;2012年
9 伍晓峰;基于柔性多层带材的集成EMI滤波器[D];浙江大学;2010年
10 郭欣;基于混合传输线结构的多层平面差分滤波器的研究[D];南京理工大学;2016年
11 赵春晖;数字形态滤波器理论及其算法研究[D];哈尔滨工业大学;1998年
12 张钢;无线通信系统中滤波器新型建模方法及其应用研究[D];南京理工大学;2017年
13 黄丽霞;非特定人鲁棒性语音识别中前端滤波器的研究[D];太原理工大学;2011年
14 崔颖;层叠滤波器优化设计及算法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
15 陈付昌;新型平面多频带滤波器研究[D];华南理工大学;2010年
16 王欢;可控混合电磁耦合滤波器理论与实现[D];华南理工大学;2010年
17 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
18 李霖;微带小型化高性能滤波器的研究[D];上海交通大学;2009年
19 束蛟;基于矩阵网络综合的滤波器研究设计[D];南京邮电大学;2020年
20 徐恩明;基于半导体光放大器的微波光子学滤波器[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 何谷青;大功率电驱系统3D集成式共模EMI滤波器的最优化设计[D];西安电子科技大学;2021年
2 卞荣;某型开关电源EMI滤波器的优化设计及研究[D];武汉理工大学;2014年
3 朱叶;无源环形平面EMI滤波器的设计研究[D];南京航空航天大学;2013年
4 熊杰飞;带阻尼差模EMI滤波器寄生参数研究及对系统的稳定性影响分析[D];华南理工大学;2013年
5 冯艳斌;开关电源EMI滤波器研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 陈汉;EMI滤波器宽频模型的构建方法及其温度特性研究[D];天津理工大学;2021年
7 宋峥;基于多级平面型EMI滤波器的电磁噪声抑制[D];南京航空航天大学;2016年
8 周峰;基于多物理场的母线型EMI滤波器特性分析及优化设计[D];南京航空航天大学;2016年
9 王培康;基于S参数的EMI滤波器研究[D];西安电子科技大学;2014年
10 曹桂英;高频宽带EMI滤波器的研究[D];电子科技大学;2012年
11 黄河清;电源EMI滤波器研究[D];西安电子科技大学;2009年
12 周平章;多层片式EMI滤波器的研制[D];电子科技大学;2009年
13 靳明智;基于3D打印技术的平面无源集成EMI滤波器研究[D];辽宁工程技术大学;2015年
14 陈谦;基于柔性多层带材的3kW全集成EMI滤波器[D];浙江大学;2012年
15 张强;寄生电感相消大功率混合共模EMI滤波器研究[D];西安电子科技大学;2020年
16 邓良勇;新型开关电源平面集成EMI滤波器的研究[D];华南理工大学;2013年
17 曹丽萍;开关电源EMI滤波器研究[D];西安电子科技大学;2010年
18 张宇;考虑源阻抗影响的EMI滤波器优化设计[D];华中科技大学;2014年
19 刘南;一种差、共模集成EMI滤波器及其平面化研究[D];辽宁工程技术大学;2006年
20 易利;平面磁集成EMI滤波器高频寄生参数的研究[D];西安电子科技大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前14条
1 记者 陆成宽;我国科学家研制出等离子体透镜时空滤波器[N];科技日报;2020年
2 记者 董映璧;新型袖珍低频滤波器精确又廉价[N];科技日报;2020年
3 记者 阮晓琴;中讯四方:要做手机滤波器国产化先锋[N];上海证券报;2019年
4 陈果;福建在滤波器领域有新突破[N];中国矿业报;2002年
5 本报记者 骆轶琪;5G时代迎射频风口:更高技术要求下的国产化生态之路[N];21世纪经济报道;2019年
6 戴静;安捷伦推出手机和数据卡高性能滤波器[N];通信产业报;2002年
7 ;三菱材料用新材料SAW滤波器面市[N];中国有色金属报;2002年
8 记者  陶克强 辛勤;嘉兴滤波器全球独领风骚[N];嘉兴日报;2006年
9 特约通讯员 傅建设;滤波器的市场潜力[N];中国冶金报;2000年
10 特约通讯员 傅建设;滤波器的市场潜力(上篇)[N];中国冶金报;2000年
11 刘工;手机关键零部件供不应求[N];国际经贸消息;2000年
12 经济日报·中国经济网记者 刘亮;迎接5G时代,我们准备好了[N];经济日报;2019年
13 ;中天科技 片式LC滤波器的产业化路径[N];西安日报;2011年
14 ;民债——宏观经济运行的稳定器 经济周期性波动的滤波器[N];协商新报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978