ISSN100020054CN1122223/N清华大学学报(自然科学版)JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2010年第50卷第4期2010,Vol.50,No.46/365072511,516无源共模滤波器滤波性能的在线与离线测量钟玉林,赵争鸣(清华大学电机工程与应用电子技术系,电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,北京100084)收稿日期:2009202206基金项目:国家自然科学基金重点项目(50737002)作者简介:钟玉林(1973—),男(汉),安徽,博士研究生。通讯作者:赵争鸣,教授,E2mail:zhaozm@tsinghua.edu.cn摘要:与有源共模滤波器相比,无源共模滤波器具有结构简单、成本低廉等优点,但其滤波性能易受元件寄生参数和饱和特性影响。该文针对一个LC二阶无源共模滤波器,分别基于离线测量和在线测量提取了其电感和电容的寄生参数,分析了离线参数与在线参数的异同。对插入损耗进行了离线测量和在线测量。结果表明:离线测量能反映磁心材料的频率特性,但不能反映饱和特性;而在线测量受制于测量仪器的性能,很难反映宽频率范围的频率特性。因此,对无源共模滤波器,离线测量所得滤波性能不能充分反映在线测量的滤波性能。关键词:共模滤波器;高频参数提取;插入损耗中图分类号:TM464文献标识码:A文章编号:100020054(2010)0420507205Onlineandofflinemeasurementsofpassivecommon2modefilterperformanceZHONGYulin,ZHAOZhengming(StateKeyLaboratoryofControlandSimulationofPowerSystemandGenerationEquipments,DepartmentofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Passivecommon2modefilter(CMF)hastheadvantagesofsimplestructureandlowcostoveractiveCMF,butitshighfrequencyperformanceisvulnerabletoparasiticsandsaturation.Thispaperfocusesona2ndorderLCpassiveCMF,withofflineandonlinemeasurementsrespectivelyusedtoextracttheparasiticsofitscomponentsincludinginductorsandcapacitors.Offlineandonlineparameterswerecomparedwiththeinsertionlossmeasuredofflineandonline,respectively.Theresultsshowthattheofflinemeasurementcandiscoverthefrequencycharacteristics,butfailstorevealthesaturationfeaturesofmagneticcorematerialswhiletheonlinemeasurementfailstoobtainwide2rangefrequencycharacteristicsduetotheinstrumentlimitation.Therefore,filteringperformancebytheofflinemeasurementcannotfullyreflecttherealisticfilteringperformancebytheonlinemeasurementforapassiveCMF.Keywords:common2modefilter;highfrequencyparasiticsextraction;insertionloss在高2高型高压变频调速系统中需要解决的难点之一是电机的共模电压问题[1]。抑制电机共模电压的一个简单而又有效的方法是使用共模滤波器,包括有源和无源2种类型。有源滤波器由于控制复杂、耐压不够,很难用于高压大容量场合。而使用LC元件的无源滤波器具有耐压高、结构简单和成本低的特点。LC元件的频率特性对滤波性能有重大影响[2]。使用LC元件构成的无源滤波器,主要面临2个问题[324]。1)LC元件主参数值具有非线性。磁心的磁导率具有频敏性,而且还与工作状况如电压、电流、温度有关;电容介质的电容率同样也会随工作条件变化。2)LC元件不可避免地含有寄生参数,而且寄生参数自身也具有非线性。设计粗糙的滤波器,在某些频段不仅无滤波作用,甚至会放大干扰。因此,针对工况建立滤波器的较为精确的高频模型,获得滤波器的高频滤波性能,很有必要。有关对器件进行高频建模的问题,国内外均有研究[326],但存在以下不足:a)主要针对小容量的EMI滤波器,所研究器件的电压和电流容量达不到功率级[3];b)主要采用离线测量来表示其高频性能,未与在线测量结果进行比较验证。为此,本文确定基本研究思路:根据离线阻抗频率特性的测量结果提取无源共模滤波器的分立器件参数,建立共模滤波器的高频等效电路,得到离线插入损耗(IL)的仿真曲线;用网络分析仪测量滤波器的离线插入损耗的实测曲线;在变频器运行时测量滤波器的在线插入损耗;对离线和在线测量时参数提取和插入损耗进行对比分析。508清华大学学报(自然科学版)2010,50(4)1共模滤波器1.1共模滤波器的拓扑...
