[发明专利]一种DC-DC变换器隔离型定频的共模谐振抑制方法

说明书

本发明公开了一种DC‑DC变换器隔离型定频的共模谐振抑制方法，包括：1、测量DC‑DC变换器共模回路阻抗，确定变换器存在的共模谐振点个数及频率，并计算出所需的阻尼电阻的值；2、在DC‑DC变换器主功率回路中串入共模谐振抑制电路，其变压器原边绕组为共模电感，副边绕组接一个由选频网络并联上阻尼电阻构成的衰减器；3、根据不同的共模谐振点个数选择不同的选频网络结构以抑制DC‑DC变换器特定共模谐振点及其附近频率范围内的共模噪声。本发明针对不同的变换器拓扑可灵活改变共模谐振抑制电路中选频网络的电路结构，以适应不同拓扑共模谐振点的改变对选频网络带宽需求的影响，从而达到定频抑制共模谐振的效果。

技术领域

本发明涉及一种DC-DC变换器隔离型定频的共模谐振抑制方法，可应用于任意拓扑的DC-DC变换器。

背景技术

DC-DC变换器在正常工作时都会在电路节点产生高频的电压跳变，激励着变换器对地的寄生电容产生位移电流，形成在两条电源线上同方向的，并在地线上返回的高频共模噪声电流，当其足够大时，会通过辐射干扰到空间中任何一处的电子设备，共模干扰也就因此形成。随着第三代半导体器件的逐渐应用，DC-DC变换器工作频率越来越高，产生的共模干扰问题也越来越严重。尤其在分布式光伏发电接入中高压直流配电网、电动汽车直流充电桩、电力电子变压器等诸多领域，共模干扰问题尤为突出。应对此问题，工程上常采用电磁干扰(EMI)滤波器来抑制其共模干扰。实际测量变换器共模传导EMI时，EMI滤波器一端接功率变换器即噪声源，另一端接EMI测量装置线性阻抗稳定网络(LISN，测量噪声电流的设备)即接负载，如图1所示。为达到最大的抑制效果，EMI滤波器的设计采用阻抗失配原则，以使得滤波器的插入损耗达到最大：若噪声源阻抗为高阻抗，则EMI滤波器靠近噪声源的一端选择低阻抗元件；若负载为低阻抗，则EMI滤波器靠近负载一侧选择高阻抗元件。然而，对于DC-DC变换器而言，其共模传导EMI回路同时包含寄生电感与寄生电容，在高频情况下会发生谐振，致使共模回路阻抗的极大降低，即可认为在该点噪声源阻抗不再为高阻抗。此时EMI滤波器不再处于阻抗失配的工况，插入损耗大为降低，极易造成变换器的共模噪声在共模谐振点超出法规限值。

为了解决这个问题，目前的解决办法主要有：1)在主功率回路中串入一个电阻，以达到阻尼消振的目的；2)重新设计EMI滤波器。

然而上述方法存在以下不足：1)由于电阻直接串联在主功率回路中，会带来较大的损耗，影响变换器效率；2)串入电阻不仅抑制了无用的高频共模电流，同时也对变换器正常运行所需的基频或低频差模电流有抑制作用，可能会影响变换器的正常运行；3)重新设计滤波器需要更大的插入损耗裕量，使滤波器体积和成本增加。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提出一种DC-DC变换器隔离型定频的共模谐振抑制方法，以期针对不同的变换器拓扑能灵活改变共模谐振抑制电路中选频网络的电路结构以及元件参数，以适应不同拓扑共模谐振点的改变对选频网络带宽需求的影响，从而达到定频抑制共模谐振的效果。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种DC-DC变换器隔离型定频的共模谐振抑制方法的特点包括以下步骤：

步骤1：测量DC-DC变换器的共模回路阻抗，确定所述DC-DC变换器所存在的共模谐振点个数n及其频率f₁、f₂、…、f_n，并计算出所需的阻尼电阻R_cm的阻值；f_n表示第n个共模谐振点的频率；

步骤2：在DC-DC变换器的主功率回路中串入共模谐振抑制电路，所述共模谐振抑制电路是由共模变压器和衰减器组成，所述共模变压器的原边绕组为共模电感L_cm，副边绕组连接有所述衰减器，所述衰减器是由选频网络并联上阻尼电阻R_cm而成；