一种智能化通用型共模EMI滤波器制造技术

本发明专利技术提出了一种智能化通用型共模EMI滤波器，包括共模电感(1)，PCB板(2)和加载在PCB板(2)上的检测调制器(3)；共模电感(1)包括环形磁芯(11)、两个绕制方向相反的共模绕组(12)和检测绕组(13)；检测调制器(3)包括积分电路(31)和数字处理模块(32)。本发明专利技术通过在共模EMI滤波器的共模电感磁芯上加入检测绕组，并在内部接入一套能够对共模电感饱和状况进行检测并实现自动调制的动态检测调制装置，使共模EMI滤波器接入不同系统时能根据系统的具体情况进行智能化动态调整，能正常、安全工作于各种功率变换器系统，通过智能化实现了共模EMI滤波器的通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种智能化通用型共模EMI滤波器
本专利技术属于电力电子
，涉及一种共模EMI滤波器，具体涉及一种适用于电机驱动和光伏电站的功率变换器系统的智能化通用型共模EMI滤波器。
技术介绍
电机驱动系统和光伏电站的功率变换器系统中广泛使用到了宽紧带半导体开关器件，这种相较于传统的硅器件具有更高的开关频率和开通速率，会形成幅值较大的陡脉冲，由此会产生宽频带和高幅值的电磁噪声，其中的共模噪声会沿着母线流入电源和负载等敏感设备上。如果不对该部分噪声加以抑制，共模噪声中所包含的高频能量会对电池组造成损害，同于也会向外发出辐射影响通讯系统，对于电机驱动系统，共模噪声还会形成轴电流腐蚀电机轴承，因此共模噪声严重影响着光伏系统和电机驱动系统的正常工作。在系统中加入共模EMI滤波器是性价比较高的共模噪声抑制手段，共模EMI滤波器的优点是噪声抑制性能好、使用寿命长、设计简便。共模EMI滤波器包括共模电感和共模电容，共模电感的绕组上要流过功率电流，为了保证散热和绝缘，其尺寸通常比较大，而共模电容只流过漏电流，其体积要远小于共模电感。共模电感还会承受系统大部分的共模电压，在电压等级较高的电机驱动或者光伏电站的功率变换器系统中，共模电感很有可能发生饱和。饱和后的共模电感会失去滤波能力，同时其磁芯的温度还会迅速升高，容易引发安全事故，因此饱和问题是共模EMI滤波器设计中的重要考虑因素。共模电感的饱和状况和系统的电路参数有关，而不同系统的电路参数是不同的，因此在某一系统中能正常工作的共模EMI滤波器，难以保证接入到其他系统中后共模电感不发生饱和，为了保证系统的安全，一种共模EMI滤波器只能在其特定系统中工作，应用于其他系统要重新设计和制作,这种通用性很低的共模EMI滤波器提高了系统的设计制作成本。在面对由共模电感饱和问题导致的共模EMI滤波器通用性低这一问题时，国内外从很多学者通过优化其集成式结构来提高其抗饱和能力，进而提高其通用性。例如申请公布号为CN111446902A，名称为“一种用于电机驱动系统的交直流耦合集成式EMI滤波器”的专利申请，公开了一种应用于电机驱动系统的交直流耦合式滤波器，该专利技术将电驱系统的直流侧滤波器和交流侧滤波器耦合在了一起，由叠层的多层纳米晶磁环和五根绕组构成交直流耦合共模电感，而后将两个直流输入电容组和一个交流输出电容组布在PCB板上安装在共模电感顶部，实现了交直流EMI滤波器的耦合式集成。该交直流耦合式EMI滤波器中的共模电感绕组采用了多层PCB板工艺和切割铜排工艺组合的方式，在有限体积内提高了共模电感绕组的匝数，从而提高了其抗饱和能力，通用性有所增加。但该集成式EMI滤波器只是通过优化电感绕组结构来提升抗饱和能力，而电感绕组的体积往往比较大，因此其抗饱和能力的提升非常有限，而且该滤波器未对饱和所引发的安全事故做任何考虑，其安全性较低，这种静态的EMI滤波器无法保证能正常、安全工作于各种功率变换器系统，属于非智能的，通用型仍旧不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种智能化通用型共模EMI滤波器，用于解决现有技术中存在的通用性较低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种智能化通用型共模EMI滤波器，包括共模电感1、PCB板2和加载在PCB板2上的动态检测调制器3，其中：所述共模电感1，包括环形磁芯11，所述环形磁芯11上绕制有两个绕制方向相反的共模绕组12及一个检测绕组13，共同组成电感绕组；所述动态检测调制器3，包括积分电路31和数字处理模块32；所述积分电路31包括隔直电容311及与其级联的积分器312，用于输出与环形磁芯11内部的磁感应强度B成正比的电压值u；所述数字处理模块32，包括指示灯支路321、x条第一共模电容支路322、x条第二共模电容支路323和数字信号处理芯片324，x≥5，所述指示灯支路321包括LED指示灯及与其级联的第一开关器件，所述第一共模电容支路322和第二共模电容支路323的结构相同，均包括共模电容及与其级联的第二开关器件；所述共模绕组12通过焊盘固定在PCB板2上，其输入端与外接功率变换器的出线端子相连，输出端正极与x条第一共模电容支路322的输入端连接，输出端负极与x条第二共模电容支路322的输入端连接；检测绕组13的两个输出端分别与积分电路31的正负极连接；所述积分器312的输出端与数字信号处理芯片323的ADC输入端相连；所述第一开关器件的公共控制端及第二开关器件的公共控制端均与数字信号处理芯片323的输入输出端口相连；当共模电感1饱和时，数字处理模块32通过第二开关器件对第一共模电容支路322和第二共模电容支路323包含的共模电容的容值进行调制，使共模电感1包含的环形磁芯11内部的磁感应强度B恢复正常，若B无法恢复，通过第一开关器件对指示灯支路321进行调制，诱发LED指示灯报警，所述共模电感1的饱和度通过环形磁芯11内的磁感应强度B决定：2NBS＝nτuT其中，S表示环形磁芯11的横截面积，N表示共模绕组12的匝数，n表示共模绕组12与检测绕组13的匝数比，τ表示表示积分器312的时间常数，u表示数字信号处理芯片323的ADC输入端输入电压幅值,T表示数字信号处理芯片323连续检测到两次u的时间间隔。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述第一开关器件和第二开关器件，其结构相同，均包括两个反向串联的功率半导体器件，两个功率半导体器件的控制端连接在一起构成公共控制端。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述功率半导体器件，采用IGBT或者MOSFET。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述功率变换器，采用整流器或逆变器。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述积分器312，采用单电源供电的运算放大器。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述数字信号处理芯片323，采用带有ADC模块的DSP或者单片机。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述共模电容支路322，其中的共模电容采用高压陶瓷贴片电容。上述一种智能化通用型共模EMI滤波器，所述共模EMI滤波器，还包括外壳。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1.本专利技术通过在共模EMI滤波器的共模电感磁芯上加入检测绕组，并在内部接入一套能够对共模电感饱和状况进行检测并实现智能调制的动态检测调制器，当共模电感饱和时，数字处理模块通过第二开关器件对第一共模电容支路和第二共模电容支路包含的共模电容的容值进行调制，使共模电感包含的环形磁芯内部的磁感应强度B恢复正常，若B无法恢复，通过开关器件对指示灯支路进行调制，诱发LED指示灯报警，动态检测调制器使共模EMI滤波器接入不同系统时能根据系统的具体情况对共模电路支路和指示灯之路进行智能化动态调整，从而能正常、安全工作于各种功率变换器系统，通过智能化调制使共模EMI滤波器实现了通用性。2.本专利技术通过对共模电容容值进行动态调制增加其能够应用的系统数量，由于共模电容的体积远小于共模电感，因此该共本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化通用型共模EMI滤波器，其特征在于，包括共模电感(1)、PCB板(2)和加载在PCB板(2)上的动态检测调制器(3)，其中：/n所述共模电感(1)，包括环形磁芯(11)，所述环形磁芯(11)上绕制有两个绕制方向相反的共模绕组(12)及一个检测绕组(13)，共同组成电感绕组；/n所述动态检测调制器(3)，包括积分电路(31)和数字处理模块(32)；所述积分电路(31)包括隔直电容(311)及与其级联的积分器(312)，用于输出与环形磁芯(11)内部的磁感应强度B成正比的电压值u；所述数字处理模块(32)，包括指示灯支路(321)、x条第一共模电容支路(322)、x条第二共模电容支路(323)和数字信号处理芯片(324)，x≥5，所述指示灯支路(321)包括LED指示灯及与其级联的第一开关器件，所述第一共模电容支路(322)和第二共模电容支路(323)的结构相同，均包括共模电容及与其级联的第二开关器件；/n所述共模绕组(12)通过焊盘固定在PCB板(2)上，其输入端与外接功率变换器的出线端子相连，输出端正极与x条第一共模电容支路(322)的输入端连接，输出端负极与x条第二共模电容支路(322)的输入端连接；检测绕组(13)的两个输出端分别与积分电路(31)的正负极连接；所述积分器(312)的输出端与数字信号处理芯片(323)的ADC输入端相连；所述第一开关器件的公共控制端及第二开关器件的公共控制端均与数字信号处理芯片(323)的输入输出端口相连；/n当共模电感(1)饱和时，数字处理模块(32)通过第二开关器件对第一共模电容支路(322)和第二共模电容支路(323)包含的共模电容的容值进行调制，使共模电感(1)包含的环形磁芯(11)内部的磁感应强度B恢复正常，若B无法恢复，通过第一开关器件对指示灯支路(321)进行调制，诱发LED指示灯报警，所述共模电感(1)的饱和度通过环形磁芯(11)内的磁感应强度B决定：/n2NBS＝nτuT/n其中，S表示环形磁芯(11)的横截面积，N表示共模绕组(12)的匝数，n表示共模绕组(12)与检测绕组(13)的匝数比，τ表示表示积分器(312)的时间常数，u表示数字信号处理芯片(323)的ADC输入端输入电压幅值,T表示数字信号处理芯片(323)连续两次检测到u的时间间隔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种智能化通用型共模EMI滤波器，其特征在于，包括共模电感(1)、PCB板(2)和加载在PCB板(2)上的动态检测调制器(3)，其中：
所述共模电感(1)，包括环形磁芯(11)，所述环形磁芯(11)上绕制有两个绕制方向相反的共模绕组(12)及一个检测绕组(13)，共同组成电感绕组；
所述动态检测调制器(3)，包括积分电路(31)和数字处理模块(32)；所述积分电路(31)包括隔直电容(311)及与其级联的积分器(312)，用于输出与环形磁芯(11)内部的磁感应强度B成正比的电压值u；所述数字处理模块(32)，包括指示灯支路(321)、x条第一共模电容支路(322)、x条第二共模电容支路(323)和数字信号处理芯片(324)，x≥5，所述指示灯支路(321)包括LED指示灯及与其级联的第一开关器件，所述第一共模电容支路(322)和第二共模电容支路(323)的结构相同，均包括共模电容及与其级联的第二开关器件；
所述共模绕组(12)通过焊盘固定在PCB板(2)上，其输入端与外接功率变换器的出线端子相连，输出端正极与x条第一共模电容支路(322)的输入端连接，输出端负极与x条第二共模电容支路(322)的输入端连接；检测绕组(13)的两个输出端分别与积分电路(31)的正负极连接；所述积分器(312)的输出端与数字信号处理芯片(323)的ADC输入端相连；所述第一开关器件的公共控制端及第二开关器件的公共控制端均与数字信号处理芯片(323)的输入输出端口相连；
当共模电感(1)饱和时，数字处理模块(32)通过第二开关器件对第一共模电容支路(322)和第二共模电容支路(323)包含的共模电容的容值进行调制，使共模电感(1)包含的环形磁芯(11)内部的磁感应强度B恢复正常，若B无法恢复，通过第一开...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑峰，何谷青，王安宇，祖毅，
申请(专利权)人：西安智源导通电子科技有限公司，西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61