电力电子变换器传导电磁干扰的建模、预测与抑制方法
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1.4 DC-DC变换器的共模传导干扰

1.4.1 DC-DC变换器共模传导干扰的建模

DC-DC变换器是将一种直流电转换成另一种直流电的变换器,按照是否具有电气隔离功能,可分为非隔离型和隔离型两类。

非隔离型变换器共模传导干扰的传递路径主要为电路中电位高频跳变节点到安全地的寄生电容,其共模传导干扰模型比较容易建立。而隔离型变换器共模传导干扰的传递路径不仅有原边电路到安全地的寄生电容,还有变压器原副边绕组间的分布电容。为了提高隔离型变换器的变换效率,变压器的原副边绕组通常紧密绕制,以减小变压器漏感和交流电阻,这使得原副边绕组之间存在着较大的分布电容。绕线式变压器的分布电容一般在几十pF到几百pF之间;而平面变压器相邻绕组之间的相对面积较大且间距较小,其分布电容较大,通常在几百pF到几千pF之间。流过变压器分布电容的位移电流不仅与分布电容的大小有关,还与变压器绕组的电位分布有关,因此隔离型变换器的共模传导干扰问题比非隔离型变换器相对难以处理。

为了便于分析隔离型变换器的共模传导干扰,通常将变压器的分布电容等效为集总电容。现有文献都是针对特定的变换器拓扑,如反激变换器、双管正激变换器和LLC谐振变换器等,通过计算流过具体绕组结构的变压器原副边绕组间分布电容的位移电流,再进行集总电容的等效。参考文献[30]将反激变换器中变压器的分布电容等效为两个集总电容CacCbd,如图1.13a所示。在此基础上,将开关管漏源极电压和整流二极管电压视为引起共模干扰的电压源,得到了反激变换器的共模干扰等效电路。

参考文献[31]基于位移电流不变原则,通过计算双管正激变换器中流过变压器分布电容的总位移电流,给出了变压器的集总电容模型,如图1.13b所示。这里,变压器的分布电容被等效为两个集总电容CacCbc

图1.13 反激和双管正激变换器中的变压器集总电容模型

现有文献都是针对特定变换器拓扑中特定绕组结构的变压器进行集总电容的等效,所得到的集总电容模型不具有一般性。因此,本书第6章将提出一种通用的集总电容模型,可用于一般隔离型变换器中采用一般绕组结构的变压器。基于该集总电容模型,建立隔离型变换器的共模干扰等效电路,为分析和抑制变换器的共模传导干扰奠定基础。