本發明屬于電磁干擾濾波，涉及利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef。

背景技術：

1、目前，隨著電力電子技術的發展，對高效率和高功率密度設計的需求日益增長。寬禁帶器件具有更高的臨界電場、更高的飽和漂移速度、更高的電子遷移率(氮化鎵)和更高的熱導率(碳化硅)，在電力電子系統中發揮著越來越大的作用。但伴隨著寬禁帶功率半導體的不斷發展，其高開關速度和更高的開關頻率雖然有效提高了功率密度，但帶來了新的挑戰，其中電磁干擾(emi)是主要問題之一。嚴重的電磁干擾可能會干擾設備的正常工作，甚至有嚴重的自兼容問題。對于電磁干擾問題，常見的解決方法是加入emi濾波器，使用電感和電容構建無源emi濾波器阻擋emi噪聲在線路上的傳導。

2、然而，無源濾波器往往需要大的電感電容參數以實現低頻所需的濾波效果，否則在諧振點處emi噪聲可能不降反增。而大感量電感會導致emi濾波器體積較大，甚至可能出現emi濾波器比電力電子轉換器體積還大的情況，不符合電力電子裝置小型化輕量化的趨勢。對于共模電容，其取值則受到安規的限制，難以取較大的值。

3、因此需要一種可以在不增加體積的情況下得到較大的共模電容，從而有效減小emi濾波器的電感和電容參數并提高濾波效果的裝置或方法來解決上述技術問題。

技術實現思路

1、本發明利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，在小共模電容的基礎上對容值進行調節，在不增大電感電容參數的情況下可以對電容參數進行調節，從而實現更好的共模濾波效果，同時與傳統電壓檢測電流注入型aef結合，以實現更好地共模濾波效果。因此本發明可以在不增加體積的情況下得到較大的共模電容，同時將噪聲電壓轉化為電流補償，可以有效減小emi濾波器的電感和電容參數并提高濾波效果。

2、本發明解決技術問題所采取的技術方案是：利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，包括：y電容容值調節電路、rc串聯支路；

3、y電容容值調節電路通過引入正反饋回路對采樣得到的噪聲電壓進行放大；

4、rc串聯支路將共模噪聲電壓轉化為補償電流，進一步抑制共模噪聲。

5、優選的，所述y電容容值調節電路包括：第一y電容、第二y電容、第一正反饋電阻、第二正反饋電阻、運算放大器、負反饋電容、負反饋穩定電阻；

6、y電容容值調節電路的電路連接方式包括：第一y電容、第二y電容串聯，第一y電容、第二y電容串聯后的公共端連接至運算放大器的反相輸入端，第一y電容、第二y電容串聯后兩端的端子分別連接至噪聲源設備的正負母線；運算放大器的同相輸入端連接至第一正反饋電阻，第一正反饋電阻的另一端接地；運算放大器的同相輸入端和輸出端分別連接至第二正反饋電阻的兩端；運算放大器的反相輸入端和輸出端分別連接至負反饋電容的兩端、負反饋穩定電阻的兩端；

7、rc串聯支路包括：第一電容、第一電阻、第二電容、第二電阻；

8、rc串聯支路的電路連接方式包括：第一電容、第一電阻、第二電容、第二電阻依序串聯后兩端的端子分別連接至噪聲源設備的正負母線；

9、第一電阻、第二電容串聯的公共端連接至運算放大器的輸出端。

10、更優的，所述第一y電容、第二y電容分別包括一組串聯和或并聯的y電容。

11、更優的，所述第一y電容、第二y電容的電容值相等；待放大cy電容為容值一致的兩個電容，且可以采用多個電容并聯組成，減小寄生參數，且可以選擇合適的基準電容進行放大，更容易達到好的噪聲抑制效果，其中點連接電容容值調節電路。

12、更優的，所述電壓檢測電流注入型aef兩側還分別電路連接有lisn、eut；電路左側為輸入電源和lisn，即人工電源網絡；右側為eut，即對應的電力電子轉換器噪聲源，通過aef形成反饋，削弱共模電磁干擾。

13、更優的，所述電壓檢測電流注入型aef在正反饋放大倍數為1+rb/ra時，由第一正反饋電阻、第二正反饋電阻、運算放大器、負反饋電容、負反饋穩定電阻組成的運放電路對外等效阻抗包括：

14、

15、式(3)中，vin表示運算放大器的反相端輸入電壓，iin表示流經負反饋rc網絡的電流，zcf表示負反饋電容阻抗，ra、rb分別表示第一正反饋電阻、第二正反饋電阻的阻值；

16、將運算放大器連接的第一正反饋電阻、第二正反饋電阻進行調節時，其等效共模阻抗由式(6)決定：

17、

18、式(6)中，vcm表示并聯點母線共模噪聲電壓，icm表示流經y電容的電流，cy表示y電容的電容值，cf表示負反饋電容的電容值，s表示復頻率變量，用以表示等效阻抗；

19、經過對兩個正反饋電阻ra和rb對弱正反饋系數的調整，可以調節emi濾波效果，在實際應用中具有靈活性；此時為電磁干擾噪聲構建了低阻抗回路，可以有效抑制電磁干擾噪聲的傳導；需要對兩個正反饋電阻ra和rb的比值進行控制，從而使運算放大器的負反饋和正反饋保持平衡，當正反饋過大時會引起運算放大器的不穩定，進而引發自激振蕩，引入額外的噪聲,利用其弱正反饋作用，可進一步調節aef電路的濾波效果。

20、更優的，所述負反饋電容由多個電容并聯組成；采用多個電容并聯組成的負反饋電容，可以減小寄生參數，并與正反饋電阻結合進行阻抗調節；負反饋穩定電阻為直流即低頻電壓提供反饋回路，防止低頻電路不穩定，另一方面由于電容的絕緣電阻較大，并聯負反饋電阻可以為運算放大器提供回路，避免直流飽和。

21、更優的，所述運算放大器的輸出電壓與共模噪聲電壓的關系包括：

22、

23、式(7)中，vout表示運算放大器的輸出電壓；此時輸出電壓即為母線共模噪聲電壓的反向放大，且放大倍數較大，補償效果好，對emi抑制效率更高；rc串聯支路的電容用來隔離母線電壓，且容值較大，在傳導噪聲范圍可以使rc串聯支路的阻抗主要由電阻提供，將運放的輸出電壓轉化為電流補償，可以提高emi濾波效果；需要使待放大電容阻抗絕對值略大于由第一正反饋電阻、第二正反饋電阻、運算放大器、負反饋電容、負反饋穩定電阻組成的運放電路對外等效阻抗的絕對值，否則將使電路變為正反饋，導致不穩定。

24、本發明的有益效果是：

25、1、本發明針對emi濾波器中難以使用大電容的問題進行了改進，通過有源的方式等效增大電容，相比于傳統的無源emi濾波器，有效提高了共模emi噪聲的抑制能力的同時縮小了濾波器體積。

26、2、本發明可以對電容容值進行精確調節，放大后的電容和實際使用相同容值電容效果相近，可以根據需要進行調整，針對低頻段濾波效果較好。

27、3、本發明在電容可以調節的基礎上增加rc串聯支路，且rc串聯支路補償效果隨著電容放大倍數的增加而增加，因此在大等效電容的基礎上提供更好的補償效果，進一步抑制emi噪聲。

技術特征：

1.利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，包括：y電容容值調節電路、rc串聯支路；

2.根據權利要求1所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述y電容容值調節電路包括：第一y電容(101a)、第二y電容(101b)、第一正反饋電阻(102a)、第二正反饋電阻(102b)、運算放大器(103)、負反饋電容(104)、負反饋穩定電阻(105)；

3.根據權利要求2所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述第一y電容(101a)、第二y電容(101b)分別包括一組串聯和或并聯的y電容。

4.根據權利要求2所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述第一y電容(101a)、第二y電容(101b)的電容值相等。

5.根據權利要求2所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述電壓檢測電流注入型aef兩側還分別電路連接有lisn、eut。

6.根據權利要求2所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述電壓檢測電流注入型aef在正反饋放大倍數為1+rb/ra時，由第一正反饋電阻(102a)、第二正反饋電阻(102b)、運算放大器(103)、負反饋電容(104)、負反饋穩定電阻(105)組成的運放電路對外等效阻抗包括：

7.根據權利要求2所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述負反饋電容(104)由多個電容并聯組成。

8.根據權利要求2所述的利用弱正反饋調節y電容容值的電壓檢測電流注入型aef，其特征在于，所述運算放大器(103)的輸出電壓與共模噪聲電壓的關系包括：

技術總結
本發明屬于電磁干擾濾波技術領域，涉及利用弱正反饋調節Y電容容值的電壓檢測電流注入型AEF，包括Y電容容值調節電路和RC串聯支路；Y電容容值調節電路可以有效調節電容容值，從而得到大電容進行共模噪聲濾波，使用較小電容便可得到大電容的效果，更好地抑制共模電磁干擾；Y電容容值調節電路由兩待放大C<subgt;Y</subgt;電容、兩正反饋電阻、運算放大器、負反饋電容、負反饋穩定電阻組成，與待放大電容串聯后大幅度降低共模等效阻抗，為電磁干擾構建低阻抗回路，從而抑制電磁干擾的傳導；同時可以對電容容值進行精確調節，具有較大的靈活性；RC串聯支路包括電阻電容，將運放的輸出電壓與母線耦合，從而將電壓轉化為電流補償，進一步提高共模濾波效果。

技術研發人員：連詩敏,陳文潔
受保護的技術使用者：西安交通大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28