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1、第6期学术专论电源滤波器设计与使用原则分析唐 智 沈玉琢(同济大学电气工程系,200331,上海∥第一作者,硕士研究生)摘 要 城市轨道交通控制系统和电源系统所处的电磁环负载阻抗匹配情况下得出的。而EMI滤波器存在境非常恶劣,为减少由于电磁干扰引起的车载设备误动作,阻抗失配问题,因此在这种滤波器的实际设计中通保证人身安全,必须针对其电源以及传输线加装滤波器。从常采用试探法。但采用试探法时,由于高频时寄生电源滤波器的基本概念、参数选取以及安装原则等几个方面参数起主导作用以及对噪声源的内阻抗不了解,使对设计和使用电源滤波器进行了分析,所得结论对其它滤波得选择正
2、确的设计参数值变得非常困难。对于共模器的设计和使用也有相应的指导意义。干扰尤其如此,因为其大小在很大程度上就取决于关键词 电源滤波器,共模磁通,差模磁通,串联电感,并电路的布置和电路的寄生参数。联电容,车载设备本文结合研究和设计电源滤波器的实践,在简中图分类号 TM133化电源滤波器设计过程的同时,仍能满足实际应用DesignandApplicationPrinciplesofPower2filter场合的需要。TangZhi,ShenYuzhuo1 电源滤波器中共模扼流圈内磁通的分析AbstractFilterisanimportantcomponent
3、toresistelectro2magneticinterference.Toavoidnewinterference,thecharac2电源滤波器中共模扼流圈的作用,一般采用以teristicsofafiltermustbeunderstoodindesignandapplica2下论述“共模扼流圈管芯两侧的磁场相互抵消:,因tion.Sincetheelectro2magneticenvironmentofpowersystem此不存在磁通使管芯饱和”。尽管这种论述对共模andcontrolsysteminvehiclesofurbanmasstra
4、nsitisvery扼流圈作用的直觉叙述具体化了,但实质并非如此。adverse,filtersmustbeinstalledinpowerandtransmission因为根据电磁场理论中的麦克斯韦方程,可以得到linestoreducemis2actionondeviceonvehicleandassurethe以下结果:safetyofperson.Thispaperanalyzesthefundamentalconcep2Ó假设电流密度J产生磁场H,则附近的另一tionandtheparameterselectionofpower2filter,a
5、ndpresents个电流不会抵消或阻止磁场或由此而产生的电场;someimportantconclusioninitsdesignandinstallation.Keywordspower2filter,commonmodeflux,differentÓ同样一个相邻的电流可以导致磁场路径的modeflux,seriesinductor,parallelcapacitor,deviceonve2改变;hicleÓ在环形共模电感的特殊场合中,每条引线中First2author’saddressDept.ElectricalEngineering,的差模电流密
6、度可假定是相等的,且方向相反。由TongjiUniv.,200331,Shanghai,China此而产生的磁场必定在环形磁芯周边上的总和为零,而在其外部的总和则不为零。 为了符合国际电磁兼容标准的要求,使用高频磁芯的作用就好像它在线圈绕组的间隙处裂为开关器件的电源电子电路必须安装合适的电磁干扰两半时所表现出来的效果一样。每个绕组在环形线滤波器(以下简称EMI滤波器),以阻止频率范围为圈一半的区域内产生磁场,意指穿过空气的磁场必150kHz～30MHz的传导干扰侵入电源网络。定会形成自封闭回路。图1是环形磁芯和差模电流由于城市轨道交通的特殊性,其共模和差
7、模干磁路的示意图。扰很容易引起车载设备传导和辐射干扰升高,使其 为了得到共模电感,同时使差模电感最小,设计无法达到电磁兼容标准的要求。为此,必须在导线时最好采用横截面积较大的磁芯绕制成多匝线圈。和电子设备之间的供电部分安装一个合适的无源采用较大的螺旋管磁芯(并非一定要采用这样的磁EMI滤波器,将干扰衰减到所要求的程度。芯)可在共模扼流圈内并入有效的差模电感。由于常用设计滤波器的公式和图表是在其源阻抗和差模磁通是远离磁芯(环形结构)的,因此可能会产·39·城市轨道交通研究2004年生极强的辐射,尤其是滤波器安装在印刷电路板-6Ig=Um·2πfm·Cy·1
8、0(3)(PCB)上时,这种辐射可以耦合到电源线,使传导发 由式
