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基于多物理场耦合特性的集成式母线型EMI滤波器设计被引量：5: 2016年; 电磁干扰(electro magnetic interference,EMI)滤波器是一种抑制电力电子系统中传导电磁干扰的重要手段,其中集成式EMI滤波器由于体积小、高频性能好等优点得到广泛关注。该文介绍了一种新型集成式母线型EMI滤波器,这种滤波器将传输线与滤波器相结合,通过金属导体的"集肤"与"邻近"效应对低频工作电流与高频噪声电流进行分离,并对噪声电流实现"反射"与"耗散"双重衰减。论文采用有限元法,综合考虑了母线型EMI滤波器"磁-热-流体"多物理耦合场特性,从材料选择、电气及结构参数设计、滤波性能分析、温升特性分析等方面对滤波器进行了系统性的设计,对滤波器镀层结构及厚度、滤波器最大工作电流密度等具有工程应用价值的参数进行了详细计算,并给出了参考数值。母线型EMI滤波器滤波测试效果及温升实验表明滤波器具有较好的滤波性能和较强的载流能力,具有进一步开发并实际应用的前景。; 周峰王世山孟小利; 关键词：电磁干扰 EMI滤波器

平面耦合EMI滤波器电容和电感的确定被引量：1: 2012年; EMI滤波器是抑制传导电磁干扰的重要手段,但分立元件型滤波器由于其自身的缺点性能受到限制,而平面耦合型滤波器能够很好改善传统分立元件型EMI滤波器的缺点。在介绍平面耦合型滤波器结构的基础上,指出电感和电容参数是该类滤波器的最重要技术参数。通过对滤波器元件数值计算模型的建立和论证,说明共模和差模电容可以通过解析表达式计算;差模电感,即共模模块形成的漏感也可以采用解析表达式确定。但是,各线匝的电感由于与频率密切相关,无法采用对应的解析表达式确定。; 蒋森徐晨琛龚敏王世山; 关键词：有限元法差模共模

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被引量：11: 2013年; EMI滤波器以其抑制开关电源中传导电磁干扰的有效性而得到越来越多的重视。相比于分立元件构成的滤波器,平面EMI滤波器拥有整体体积小、高频性能好等优点。但是现有的方法尚不能精确的预测其在实际电源系统中工作特性。本文提出采用散射参数法测量平面滤波器特性:分析推导了EMI滤波器散射参数与EMI滤波器插入增益的函数关系,提出预测不同的外部阻抗条件下EMI滤波器插入增益的方法;建立平面滤波器近场耦合模型,利用散射参数与阻抗参数关系,提出近场耦合模型中互感提取方法;完成一台平面EMI滤波器样机,对其不同阻抗条件下的插入增益特性进行了理论计算与实际测量,同时推导其差模结构的近场耦合模型并计算模型在标准阻抗条件下的插入增益,与实际测量进行比较,验证了理论的可行性。; 石磊磊王世山徐晨琛; 关键词：散射参数近场耦合

基于有限元模型重构的多物理场耦合空心电抗器优化设计被引量：15: 2015年; 电抗器是电力系统中最为重要的设备之一,如何便捷地设计并优化该类电抗器已成为工程和学术领域的重要课题。本文将电抗器设计和有限元理论结合起来,通过给定的设计指标以及制造方提供的线规,采用遍历搜索法确定电抗器的初设结构参数,以此构建电抗器多物理场耦合有限元模型,求解其"磁场-电路"耦合场来获得电抗器设计优化所需的物理参数,以此代入基于以"层等电阻电压约束"为主、"层等电流密度约束"为辅的邻域搜索优化算法,计算得到优化后的结构尺寸,并按此对电抗器有限元模型进行重构,再次求解,形成一个迭代过程,反复进行该迭代过程,并设定一个收敛条件,最终得到最优解;以磁场求解的各线圈损耗密度为"桥梁",间接将磁场和"温度-流体"场耦合,求解出电抗器各个包封的温升,对所设计优化的结果进行校核。根据算法"重构"特点,采用Ansys软件实现一体化优化设计,以两个电抗器设计优化为例,优化设计结果与设计指标误差在10%以内,显示出该优化设计算法的实用性。; 虞振洋王世山; 关键词：干式空心电抗器优化设计

环形平面EMI滤波器差模电感的提取与实现被引量：2: 2012年; 平面EMI滤波器是电力电子系统小型化、模块化和集成化的一条有效途径,其差模电感是由两个具有对称结构的共模电感产生的漏感实现。作为抑制EMI差模传导干扰噪声的重要部件,差模电感必须得到精确计算和设计。本文求解了应用于环形平面EMI滤波器中共模电感之间漏感计算的解析表达式,建立了漏感提取的数值计算模型,并通过计算与测量结果将两种方法进行了比较。在此基础上,分析了共模电感绕组主要结构尺寸对漏感值的影响,总结了设计中调整漏感值的途径。本文实现了该类漏感结构,实验结果说明建立的数值模型的精确性,调整漏感值措施的可行性,为平面滤波器差模电感的实现提供有益指导。; 朱叶王世山; 关键词：EMI滤波器差模电感漏感

将工作与噪声电流分离的母线型滤波器单元开发被引量：1: 2014年; 基于"集肤"与"邻近"效应开发一种可将"工作"与"噪声"电流分离的电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)滤波器。若在所开发的单元外侧制备具有一定厚度、对噪声可实现有效衰减的导体,由于集肤效应,该单元可实现对共模高频噪声电流的有效耗散;若在单元的内侧制备相同材料的导体,由于邻近效应,该单元可实现对差模高频噪声电流的有效耗散。采用合适的电气连接方式,滤波器单元可以将"噪声"电流和"工作"电流分离,从而对高频噪声电流进行有效的抑制,而对"工作"电流几乎衰减很小。文中基于有限元法,建立了该类单元的时谐场模型,仿真了单元导体中的电流密度分布,提取了其交流电阻系数,定量描述了该类单元对噪声的耗散能力。; 徐晨琛王世山; 关键词：电磁干扰集肤效应

基于环形LC单元的新型连接方式及其在平面EMI滤波器中的应用: 2014年; LC单元是指"感容"集成的模块,是组成EMI滤波器的重要元件之一。理想情况下,LC单元由双面螺旋线构成。基于环形LC单元的不同连接方式,提出了一种新型结构———完成共模电感和差模电容的集成。本文建立了LC单元的等效模型,并在此基础上分析了该结构在差、共模电流作用下的参数模型。实验和理论研究表明,所提出的模块能有效增大共模电感值。; 龚敏王世山宋峥

差共模噪声相互转化机理及在平面EMI滤波器设计中的应用被引量：5: 2014年; EMI滤波器是抑制传导干扰的重要元件。论文对差、共模混合噪声电路在"阻抗失配"的基础上,可以分离为两部分独立的等效通道。对两个通道各自加载差模和共模噪声,求解电路网络,在负载端可以得到差、共模干扰噪声。由此,可以得到由于支路阻抗的不对称而引起的差、共模噪声之间的相互转化。基于环形结构的平面EMI滤波器是本课题组提出的一种新型结构,但是仍然存在对应支路阻抗不对称问题引起噪声相互转化的问题。为此,本文提出一种单面完全覆金属的"感容"集成模块(LC单元),与双面均为螺旋型LC单元进行比较表明,所提出的模块具有良好对称性,能更好地抑制平面滤波器差、共模噪声之间的相互转化。; 王世山龚敏虞振洋; 关键词：共模噪声 FINITE

在直流偏置电压下的材料介电常数测试系统设计被引量：2: 2016年; 集成型电磁干扰滤波器是抑制电力电子传导电磁干扰的一种有效手段,其结构中多采用高介电常数材料。为预测高介电常数材料在电力电子运行环境下的性能,需要完成其在该环境下的测试。因此提出了一种可用于阻抗测试仪器的直流偏置下电容测试电路,可以测量高直流偏置电压下的电容阻抗。根据电容自放电时间常数的大小,分成两种工作模式,可以完成材料在电力电子应用环境下的介电常数性能测试。以此测试电路为工具对Ca Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷材料的介电常数特性进行了测试。通过建立电阻、电感和电容的高频模型,利用解析法提取其寄生参数,并将其用于测试数据的处理。通过一个实例测试,对测试系统的有效性进行了验证。; 王文涛王世山龚敏; 关键词：直流偏置 CACU3TI4O12 介电常数高频模型寄生参数

环形“感容”单元的三参数集成滤波器模块及其在开关电源中的应用被引量：1: 2015年; "电感"和"电容"的模块(简称"LC单元")是组成EMI滤波器的核心元件,采用不同的连接方式可实现不同的参数集成。本文提出一种新型连接方式的LC单元,实现了共模电感、差模电感和差模电容的三参数集成。当通入共模(CM)电流时,由于上下线圈完全对称,对应线匝电位分布相同,则电容效应可忽略,LC单元可等效为两个平绕线圈;当通入差模(DM)电流时,单位电感的感应电动势相互抵消为零,电感效应消失,LC单元等效为一个电容。本文在分析其耦合方式的基础上,给出了差、共模电流作用下的等效电路,并采用错位过孔连接技术完成EMI滤波器的连接,最终将其运用于小功率电源PFC电路中,通过实验验证其有效性和优越性。; 龚敏王世山宋峥; 关键词：共模电流

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国家自然科学基金(51177071)

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