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電力電子變換器傳導電磁干擾的建模、預測與抑制方法 版權信息
- ISBN：9787111737643
- 條形碼：9787111737643 ; 978-7-111-73764-3
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
電力電子變換器傳導電磁干擾的建模、預測與抑制方法 本書特色
當前電力電子技術正朝著高頻、高速、集成化、大功率化方向發展，有些高頻大功率設備會產生強電磁場輻射，電磁環境日益復雜，電磁干擾問題日益突出，另一方面各種產品（特別是電動汽車）對可靠性的要求越來越高，電磁兼容已經成為了研究人員在設計過程中必須考慮的問題。本專著是電力電子領域專家南航阮新波教授領銜編寫，書中融入大量作者團隊在實際工程及研究領域遇到的電磁兼容性問題進行探討并給出解決方案。
電力電子變換器傳導電磁干擾的建模、預測與抑制方法 內容簡介
本書闡明了電力電子變換器傳導電磁干擾的形成機理、傳遞路徑及其危害，并建立了AC-DC整流器、DC-DC變換器和DC-AC逆變器的傳導電磁干擾模型，為預測和抑制其傳導電磁干擾提供基礎。針對Boost PFC變換器，分別預測了在平均電流控制和臨界電流連續控制方式下的傳導電磁干擾頻譜特性，給出了電磁干擾濾波器的設計依據。針對隔離型DC-DC變換器，提出了優化設計變壓器繞組結構、屏蔽層結構、變換器的電路結構以及引入共模電壓對消等方法來抑制其共模傳導干擾，從而減小共模電磁干擾濾波器的體積重量。針對非隔離型DC-DC變換器和DC-AC逆變器，引入了共模電壓對消以同時抑制其輸入和輸出側共模電流，提高了電磁兼容性。 本書是一本理論分析與工程設計相結合的專著，可作為高校電力電子技術專業及相關專業的碩士生、博士生和教師的參考書，也可供從事航空航天電源、服務器電源、電動汽車車載充電器、電動汽車電驅系統、可再生能源發電等方面研究開發的工程技術人員參考使用。
電力電子變換器傳導電磁干擾的建模、預測與抑制方法 目錄
電力電子新技術系列圖書序言
前言
第1章緒論1
1.1電磁兼容（EMC）和電磁干擾（EMI）概述1
1.1.1EMC的基本概念1
1.1.2傳導和輻射電磁干擾2
1.2電力電子變換器的傳導EMI4
1.3 AC-DC整流器的傳導EMI6
1.4DC-DC變換器的共模傳導干擾10
1.4.1DC-DC變換器共模傳導干擾的建模10
1.4.2DC-DC變換器原始共模傳導干擾的抑制方法11
1.5DC-AC逆變器的共模傳導干擾17
1.6本章小結19
參考文獻19
第2章傳導EMI測試原理與EMI濾波器設計25
2.1傳導EMI的測試原理25
2.1.1傳層EMI的測試框圖和測試方式25
2.1.2線性阻抗穩定網絡26
2.1.3共模干擾和差模干擾分離測試26
2.1.4EMI接收機測試原理28
2.2電力電子變換器的EMI濾波器設計32
2.2.1EMI濾波器的電路結構32
2.2.2EMI濾波器的設計流程35
2.3本章小結36
參考文獻37
第3章Boost PFC變換器的混合干擾抑制及共模和差模干擾等效電路39
3.1Boost PFC變換器的共模和差模干擾39
3.1.1Boost PFC變換器的傳導EMI路徑和混合干擾的抑制39
3.1.2Boost PFC變換器的共模和差模等效電路43
3.2Boost PFC變換器的EMI濾波器結構及參數設計方法46
3.2.1Boost PFC變換器的共模濾波器46
3.2.2Boost PFC變換器的差模濾波器46
3.2.3適合Boost PFC變換器的EMI濾波器46
3.3本章小結48
參考文獻48
第4章平均電流控制Boost PFC變換器的傳導EMI頻譜預測及EMI濾波器設計49
4.1平均電流控制Boost PFC變換器的工作模式49
4.2不同工作模式下開關管漏源極電壓波形52
4.2.1開關周期內開關管漏源極電壓的波形52
4.2.2工頻周期內占空比與vDS波形55
4.3不同工作模式下變換器的傳導EMI*惡劣頻譜57
4.3.1平均電流控制Boost PFC變換器傳導EMI頻譜特性57
4.3.2變換器工作于全連續模式時的傳導EMI特性58
4.3.3部分CCM/DCM和全DCM模式時的傳導EMI特性60
4.4變換器的EMI濾波器設計的關鍵諧波64
4.5實驗驗證和討論65
4.5.1原理樣機參數65
4.5.2實驗結果65
4.6本章小結72
參考文獻73
第5章CRM Boost PFC變換器的傳導EMI頻譜預測及EMI濾波器設計74
5.1CRM Boost PFC變換器的傳導EMI頻譜74
5.1.1變換器的工作原理74
5.1.2變換器的傳導EMI電壓源頻譜76
5.1.3變換器的共模和差模干擾頻譜77
5.1.4變換器傳導EMI的PK、QP和AV值頻譜78
5.2CRM Boost PFC變換器的傳導EMI*惡劣頻譜81
5.2.1PK和QP值頻譜的*大邊界81
5.2.2依據QP值頻譜的*大邊界設計EMI濾波器84
5.3實驗驗證和討論86
5.3.1樣機參數86
5.3.2實驗結果87
5.4本章小結91
參考文獻92
第6章隔離型DC-DC變換器共模傳導干擾的建模93
6.1隔離型變換器共模干擾的傳遞路徑93
6.2一種通用的變壓器集總電容模型94
6.2.1變壓器原副邊繞組分布電容的特性94
6.2.2流過變壓器原副邊繞組分布電容的位移電流94
6.2.3變壓器的通用集總電容模型97
6.3基本隔離型DC-DC變換器的共模傳導干擾模型98
6.3.1反激變換器的共模傳導干擾模型98
6.3.2其他基本隔離型DC-DC變換器的共模傳導干擾模型100
6.4具有共模干擾自然對消特性的基本隔離型DC-DC變換器105
6.5實驗驗證和討論107
6.5.1變壓器集總電容模型的實驗驗證107
6.5.2共模傳導干擾模型的實驗驗證109
6.6本章小結113
參考文獻113
第7章基于屏蔽技術的隔離型DC-DC變換器共模傳導干擾的抑制方法115
7.1變壓器屏蔽技術115
7.1.1單層屏蔽技術115
7.1.2雙層屏蔽技術116
7.2消除位移電流的條件與方法117
7.2.1消除位移電流的條件117
7.2.2副邊繞組和屏蔽層平均電位的一般表達式117
7.2.3消除位移電流的方法119
7.3屏蔽繞組法121
7.3.1屏蔽繞組與副邊繞組的結合121
7.3.2屏蔽繞組法的應用122
7.4屏蔽-平衡繞組法的應用127
7.4.1屏蔽-平衡繞組法適用的副邊整流電路127
7.4.2平衡繞組匝數和屏蔽層E點角度的計算127
7.5復合屏蔽-無源對消法128
7.5.1基本原理128
7.5.2復合屏蔽-無源對消法的應用129
7.6實驗驗證131
7.6.1屏蔽繞組法131
7.6.2屏蔽-平衡繞組法133
7.6.3復合屏蔽-無源對消法135
7.7本章小結137
參考文獻137
第8章移相控制全橋變換器的共模傳導干擾抑制方法139
8.1移相控制全橋變換器的共模干擾模型139
8.1.1共模干擾模型的推導139
8.1.2兩電容Cae和Cbe的推導過程141
8.1.3共模干擾模型的簡化143
8.2消除諧振電感電壓影響的對稱電路方法144
8.2.1采用對稱諧振電感144
8.2.2采用對稱變壓器144
8.3消除兩橋臂中點電壓影響的無源對消方法147
8.3.1實現方式Ⅰ148
8.3.2實現方式Ⅱ149
8.4對稱電路和無源對消電路相結合的必要性分析150
8.4.1只采用對稱電路151
8.4.2只加無源對消電路152
8.5實驗驗證和討論153
8.5.1樣機參數153
8.5.2實驗結果154
8.6本章小結157
參考文獻158
第9章抑制直流變換器共模傳導干擾的共模電壓對消方法159
9.1共模干擾對消方法的并聯和串聯實現方式159
9.2共模電壓對消方法在非隔離型變換器中的應用161
9.3共模電壓對消方法在隔離型變換器中的應用163
9.4共模電壓對消方法在實際應用中的考慮167
9.4.1輸入電流的限制167
9.4.2共模電流對主電路的影響168
9.4.3平衡電容168
9.4.4繞組間容性耦合的影響170
9.4.5漏感的影響170
9.5實驗驗證和討論171
9.5.1Buck變換器171
9.5.2半橋LLC諧振變換器174
9.6本章小結176
參考文獻177
第10章非隔離型變換器輸入和輸出側的共模電流抑制方法178
10.1考慮輸入和輸出側共模阻抗的共模傳導干擾模型178
10.2Buck變換器的分裂繞組電路結構180
10.2.1分裂繞組電路結構的推導180
10.2.2變換器的工作原理181
10.2.3原電路結構與分裂繞組結構的繞組總窗口面積的比較182
10.3考慮繞組實際耦合情形的電路平衡條件184
10.4分裂繞組電路結構在其他非隔離型直流變換器中的應用185
10.5實驗驗證和討論187
10.6本章小結190
參考文獻191
第11章抑制逆變器系統輸入和輸出側共模電流的共模電壓對消方法192
11.1逆變器系統的共模傳導干擾模型192
11.2輸入和輸出側共模干擾抑制方法的推導194
11.3共模電壓對消方法在實際應用中的考慮197
11.3.1輸入和輸出電流的限制197
11.3.2加入平衡電容197
11.3.3共模變壓器寄生參數的影響198
11.4共模電壓對消方法與現有共模干擾對消方法的對比200
11.5實驗驗證和討論202
11.5.1共模電壓采樣電路與補償電壓注入電路的測試204
11.5.2共模電流抑制效果的實驗驗證205
11.6本章小結208
參考文獻208
前言
第1章緒論1
1.1電磁兼容（EMC）和電磁干擾（EMI）概述1
1.1.1EMC的基本概念1
1.1.2傳導和輻射電磁干擾2
1.2電力電子變換器的傳導EMI4
1.3 AC-DC整流器的傳導EMI6
1.4DC-DC變換器的共模傳導干擾10
1.4.1DC-DC變換器共模傳導干擾的建模10
1.4.2DC-DC變換器原始共模傳導干擾的抑制方法11
1.5DC-AC逆變器的共模傳導干擾17
1.6本章小結19
參考文獻19
第2章傳導EMI測試原理與EMI濾波器設計25
2.1傳導EMI的測試原理25
2.1.1傳層EMI的測試框圖和測試方式25
2.1.2線性阻抗穩定網絡26
2.1.3共模干擾和差模干擾分離測試26
2.1.4EMI接收機測試原理28
2.2電力電子變換器的EMI濾波器設計32
2.2.1EMI濾波器的電路結構32
2.2.2EMI濾波器的設計流程35
2.3本章小結36
參考文獻37
第3章Boost PFC變換器的混合干擾抑制及共模和差模干擾等效電路39
3.1Boost PFC變換器的共模和差模干擾39
3.1.1Boost PFC變換器的傳導EMI路徑和混合干擾的抑制39
3.1.2Boost PFC變換器的共模和差模等效電路43
3.2Boost PFC變換器的EMI濾波器結構及參數設計方法46
3.2.1Boost PFC變換器的共模濾波器46
3.2.2Boost PFC變換器的差模濾波器46
3.2.3適合Boost PFC變換器的EMI濾波器46
3.3本章小結48
參考文獻48
第4章平均電流控制Boost PFC變換器的傳導EMI頻譜預測及EMI濾波器設計49
4.1平均電流控制Boost PFC變換器的工作模式49
4.2不同工作模式下開關管漏源極電壓波形52
4.2.1開關周期內開關管漏源極電壓的波形52
4.2.2工頻周期內占空比與vDS波形55
4.3不同工作模式下變換器的傳導EMI*惡劣頻譜57
4.3.1平均電流控制Boost PFC變換器傳導EMI頻譜特性57
4.3.2變換器工作于全連續模式時的傳導EMI特性58
4.3.3部分CCM/DCM和全DCM模式時的傳導EMI特性60
4.4變換器的EMI濾波器設計的關鍵諧波64
4.5實驗驗證和討論65
4.5.1原理樣機參數65
4.5.2實驗結果65
4.6本章小結72
參考文獻73
第5章CRM Boost PFC變換器的傳導EMI頻譜預測及EMI濾波器設計74
5.1CRM Boost PFC變換器的傳導EMI頻譜74
5.1.1變換器的工作原理74
5.1.2變換器的傳導EMI電壓源頻譜76
5.1.3變換器的共模和差模干擾頻譜77
5.1.4變換器傳導EMI的PK、QP和AV值頻譜78
5.2CRM Boost PFC變換器的傳導EMI*惡劣頻譜81
5.2.1PK和QP值頻譜的*大邊界81
5.2.2依據QP值頻譜的*大邊界設計EMI濾波器84
5.3實驗驗證和討論86
5.3.1樣機參數86
5.3.2實驗結果87
5.4本章小結91
參考文獻92
第6章隔離型DC-DC變換器共模傳導干擾的建模93
6.1隔離型變換器共模干擾的傳遞路徑93
6.2一種通用的變壓器集總電容模型94
6.2.1變壓器原副邊繞組分布電容的特性94
6.2.2流過變壓器原副邊繞組分布電容的位移電流94
6.2.3變壓器的通用集總電容模型97
6.3基本隔離型DC-DC變換器的共模傳導干擾模型98
6.3.1反激變換器的共模傳導干擾模型98
6.3.2其他基本隔離型DC-DC變換器的共模傳導干擾模型100
6.4具有共模干擾自然對消特性的基本隔離型DC-DC變換器105
6.5實驗驗證和討論107
6.5.1變壓器集總電容模型的實驗驗證107
6.5.2共模傳導干擾模型的實驗驗證109
6.6本章小結113
參考文獻113
第7章基于屏蔽技術的隔離型DC-DC變換器共模傳導干擾的抑制方法115
7.1變壓器屏蔽技術115
7.1.1單層屏蔽技術115
7.1.2雙層屏蔽技術116
7.2消除位移電流的條件與方法117
7.2.1消除位移電流的條件117
7.2.2副邊繞組和屏蔽層平均電位的一般表達式117
7.2.3消除位移電流的方法119
7.3屏蔽繞組法121
7.3.1屏蔽繞組與副邊繞組的結合121
7.3.2屏蔽繞組法的應用122
7.4屏蔽-平衡繞組法的應用127
7.4.1屏蔽-平衡繞組法適用的副邊整流電路127
7.4.2平衡繞組匝數和屏蔽層E點角度的計算127
7.5復合屏蔽-無源對消法128
7.5.1基本原理128
7.5.2復合屏蔽-無源對消法的應用129
7.6實驗驗證131
7.6.1屏蔽繞組法131
7.6.2屏蔽-平衡繞組法133
7.6.3復合屏蔽-無源對消法135
7.7本章小結137
參考文獻137
第8章移相控制全橋變換器的共模傳導干擾抑制方法139
8.1移相控制全橋變換器的共模干擾模型139
8.1.1共模干擾模型的推導139
8.1.2兩電容Cae和Cbe的推導過程141
8.1.3共模干擾模型的簡化143
8.2消除諧振電感電壓影響的對稱電路方法144
8.2.1采用對稱諧振電感144
8.2.2采用對稱變壓器144
8.3消除兩橋臂中點電壓影響的無源對消方法147
8.3.1實現方式Ⅰ148
8.3.2實現方式Ⅱ149
8.4對稱電路和無源對消電路相結合的必要性分析150
8.4.1只采用對稱電路151
8.4.2只加無源對消電路152
8.5實驗驗證和討論153
8.5.1樣機參數153
8.5.2實驗結果154
8.6本章小結157
參考文獻158
第9章抑制直流變換器共模傳導干擾的共模電壓對消方法159
9.1共模干擾對消方法的并聯和串聯實現方式159
9.2共模電壓對消方法在非隔離型變換器中的應用161
9.3共模電壓對消方法在隔離型變換器中的應用163
9.4共模電壓對消方法在實際應用中的考慮167
9.4.1輸入電流的限制167
9.4.2共模電流對主電路的影響168
9.4.3平衡電容168
9.4.4繞組間容性耦合的影響170
9.4.5漏感的影響170
9.5實驗驗證和討論171
9.5.1Buck變換器171
9.5.2半橋LLC諧振變換器174
9.6本章小結176
參考文獻177
第10章非隔離型變換器輸入和輸出側的共模電流抑制方法178
10.1考慮輸入和輸出側共模阻抗的共模傳導干擾模型178
10.2Buck變換器的分裂繞組電路結構180
10.2.1分裂繞組電路結構的推導180
10.2.2變換器的工作原理181
10.2.3原電路結構與分裂繞組結構的繞組總窗口面積的比較182
10.3考慮繞組實際耦合情形的電路平衡條件184
10.4分裂繞組電路結構在其他非隔離型直流變換器中的應用185
10.5實驗驗證和討論187
10.6本章小結190
參考文獻191
第11章抑制逆變器系統輸入和輸出側共模電流的共模電壓對消方法192
11.1逆變器系統的共模傳導干擾模型192
11.2輸入和輸出側共模干擾抑制方法的推導194
11.3共模電壓對消方法在實際應用中的考慮197
11.3.1輸入和輸出電流的限制197
11.3.2加入平衡電容197
11.3.3共模變壓器寄生參數的影響198
11.4共模電壓對消方法與現有共模干擾對消方法的對比200
11.5實驗驗證和討論202
11.5.1共模電壓采樣電路與補償電壓注入電路的測試204
11.5.2共模電流抑制效果的實驗驗證205
11.6本章小結208
參考文獻208
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電力電子變換器傳導電磁干擾的建模、預測與抑制方法 作者簡介
阮新波，男，1970年出生。1991年和1996年在南京航空航天大學分別獲得電氣技術專業學士學位和電力電子技術專業博士學位。1996年6月起留校任教，2002年破格晉升為教授。2007年8月至10月在香港理工大學電子與資訊系擔任Research Fellow，2008年至2011年受聘為長江學者特聘教授，在華中科技大學電氣與電子工程學院工作。現為南京航空航天大學自動化學院副院長。
他長期從事電力電子與電力傳動方面的研究，研究領域包括功率電子變換技術、航空航天電源、新能源供電系統和電力電子系統集成。他主持了國家自然科學杰出青年科學基金1項、重點項目1項和面上項目4項、江蘇省自然科學基金（創新人才）和霍英東教育基金會高等院校青年教師基金各1項以及其他項目80多項。獲得高校自然科學獎一等獎2項，獲得省部級科技進步獎二等獎2項、三等獎3項（所有獲獎均排名第一）；獲得中國發明專利47項，美國專利2項；在科學出版社出版中文專著7部，在Wiley出版社出版英文專著1部，在Springer出版社各出版英文專著2部，出版電力電子技術教材1部，在國內外期刊和重要會議上發表論文300多篇，其中被SCI收錄150余篇、EI收錄近200多篇。
阮新波，男，1970年出生。1991年和1996年在南京航空航天大學分別獲得電氣技術專業學士學位和電力電子技術專業博士學位。1996年6月起留校任教，2002年破格晉升為教授。2007年8月至10月在香港理工大學電子與資訊系擔任Research Fellow，2008年至2011年受聘為長江學者特聘教授，在華中科技大學電氣與電子工程學院工作。現為南京航空航天大學自動化學院副院長。
他長期從事電力電子與電力傳動方面的研究，研究領域包括功率電子變換技術、航空航天電源、新能源供電系統和電力電子系統集成。他主持了國家自然科學杰出青年科學基金1項、重點項目1項和面上項目4項、江蘇省自然科學基金（創新人才）和霍英東教育基金會高等院校青年教師基金各1項以及其他項目80多項。獲得高校自然科學獎一等獎2項，獲得省部級科技進步獎二等獎2項、三等獎3項（所有獲獎均排名第一）；獲得中國發明專利47項，美國專利2項；在科學出版社出版中文專著7部，在Wiley出版社出版英文專著1部，在Springer出版社各出版英文專著2部，出版電力電子技術教材1部，在國內外期刊和重要會議上發表論文300多篇，其中被SCI收錄150余篇、EI收錄近200多篇。
他是IEEE Fellow (2016) 、“長江學者”特聘教授(2007) 、國家杰出青年科學基金獲得者(2015) 、中組部“萬人計劃”領軍人才(2016) 、國家科技部"創新人才推進計劃"中青年科技創新領軍人才”(2014) ，是享受國務院特殊津貼專家。他從2014年開始每年均入選 Elesevier(愛思維爾)中國高被引作者榜單，入選新世紀優秀人才支持計劃，是江蘇省高校“青藍工程”中青年學術帶頭人培養人選、江蘇省“333高層次人才培養工程”第二層次培養對象。他榮獲全國優秀科技工作者、中國航空學會青年科技獎、江蘇省十大優秀專利發明人、江蘇省新長征突擊手標兵、江蘇省第三期“333工程”突出貢獻獎、中達學者等榮譽稱號 ，2012年被IEEE Transactions on Industrial Electronics授予杰出貢獻獎，2018年和2019年被IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics (JESTPE)授予最佳副主編獎。
阮新波教授曾擔任中國電源學會第五、六屆理事會副理事長，2017年再次擔任中國電源學會副理事長，2014年~2016年擔任IEEE Industrial Electronics Society可再生能源系統技術委員會副主席。2005年~2018年擔任中國電源學會直流電源專業委員會主任、學術工作委員會副主任，擔任IEEE Transactions on Industrial Electronics、IEEE Transactions on Power Electronics、IEEE Transactions on Circuits and Systems –II、IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics和IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society等五份國際重要學術期刊的副主編，是電工技術學報和中國電機工程學報編委，電源學報編委會常務副主任、副主編；擔任IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) 2015年會議程序委員會聯合主席、2020年Tutorial Committee Chair，IEEE International Power Electronics and Motion Control Conference – ECCE Asia (IPEMC) 2009年會議秘書長、2012年會議程序委員會聯合主席、2016年會議國內指導委員會副主席，2017年會議程序委員會聯合主席、2019年會議程序委員會聯合主席、2020年會議大會主席，IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) 2010年會議Publicity Chair和2012年會議Tutorial Chair、2019年可再生電力能源變換，處理和存儲專題Track Chair， IEEE Industrial Electronics Society年會(IECON)2016年高效率直流變換器專題主席、2017年功率電子學專題主席，IEEE Power Electronics Application Conference (PEAC) 2018年會議Tutorial Committee Chair。
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