一种基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器

技术领域

本发明涉及电磁兼容领域，特别是涉及到小体积高插入损耗的对称级联型有源滤波器结构及其实现电路。

背景技术

电力电子技术始终朝着“三高”，既高频化，高功率和高功率密度的方向发展。得益于更加先进的开关控制技术以及新一代性能更优的半导体器件的应用，如今的电力电子设备在体积方面和效率方面相较于上一代设备已经有了很大的优化。但是更高的开关速度和开关频率会恶化设备周围的电磁环境，从而导致干扰噪声的频率和幅值都有明显提高，这将会加剧EMI问题。传统的无源EMI滤波器对噪声信号具有非常显著的抑制效果，但是碍于自身无源期间的体积问题，无法适应新一代的电力电子设备的发展。单纯的有源EMI滤波器对于传统的无源EMI滤波器而言，在体积方面做到了很好的优化效果，但是有源滤波器自身对噪声信号的抑制效果有限。混合型的EMI滤波器同时使用了无源滤波器件和有源滤波器，这使得混合型的EMI滤波器能够在噪声抑制方面和体积优化方面获得新的平衡。虽然混合型的有源滤波器体积小于传统的无源EMI滤波器，但是相比于有源滤波器的体积还是显得庞大。

发明内容

本发明的目的是提供一种小体积高插入损耗的对称级联型有源EMI滤波器，能适应新一代的电力电子设备对于滤波器小体积和高插入损耗的需求，极大得优化了EMI滤波器在电力电子设备中的使用。

本发明所提出的基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器方案适用于对噪声抑制能力和体积都具有很高要求的场合。这种被提出的对称级联型有源滤波器主要包括两级独立的CSCC有源滤波器，它们以有源的方式对噪声信号进行大幅度的衰减。此外，由于不需要额外的无源滤波元件，本发明提出的对称级联型有源滤波器方案在保证高插入损耗的同时，保证体积明显小于传统的无源滤波器。

本发明提供了一种基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路，用以适应电力电子设备小型化，高频化发展趋势中产生的EMI噪声的问题。

本发明提供了一种基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路，所述电路包括：

两级CSCC同型有源滤波器串联连接，输入电源连接前级CSCC有源滤波器输入端，前级CSCC有源滤波器输出端连接后级CSCC有源滤波器的输入端，后级CSCC有源滤波器的输入端连接前级CSCC有源滤波器的输出端，后级CSCC有源滤波器的输出端连接用电设备。两级同型有源滤波器使用不同的采样信号和信号采样点，两级同型的有源滤波器不共用同一个的补偿信号和同一个补偿信号注入点。所述对称级联型有源滤波器不包括体积较大的传统无源滤波元件，具有体积小和高插入损耗的优势。

两级级联的同型有源滤波器串联连接，输入电源连接所述前级CSCC有源滤波器的输入端，前级CSCC有源滤波器的输出端连接所述后级CSCC有源滤波器的输入端，后级CSCC有源滤波器的输出端连接用电设备，两级同型有源滤波器具有不同的采样信号和采样点，两级同型有源滤波器不共用相同的补偿信号和补偿信号注入点。

两级同型有源滤波器各自分别对噪声信号进行一次滤波效果，在前级CSCC有源滤波器采样噪声信号并注入相应补偿信号后，后级CSCC有源滤波器所采样的信号为噪声信号和前级CSCC有源滤波器的补偿信号之和，后级CSCC有源滤波器根据此采样信号注入幅值更大的补偿信号。

两级同型有源滤波器的拓扑相互独立，前级CSCC有源滤波器和所述后级CSCC有源滤波器可以采用相同的采样方式，相同的补偿信号注入方式和相同的有源滤波器控制方式也可以采用不同的采样方式，不同的补偿信号注入方式和和不同的有源滤波器控制方式。

输入电源可为交流电源输入也可为直流电源输入，输出设备可为交流用电设备也可为直流用电设备，对称级联有源滤波器电路适合于多种供电形式和供电场合，同时也适合用多种用电形式和用电场合。

对称级联有源滤波器，在不引入具有较大体积的传统无源滤波元件的同时，对噪声信号具有明显的抑制作用；电路在实际场合中可以单独使用，或根据需求配合无源滤波器共同使用，达到对噪声信号的更好抑制效果。

结合上述方面，本发明提出的基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路具有两种可能的应用场合：在第一种可能的应用场合中，所述基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器单独使用，滤波器整体不涉及具有传统滤波作用的滤波元件；在第二种可能的应用场合，所述基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器配合传统的无源滤波元件共同使用，达到对噪声信号更好的抑制效果。

本发明提出的基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路具有如下优点：一、所述的基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路以注入反向信号的方式对噪声信号进行反向抵消，滤波器整体不涉及传统的无源滤波元件，与传统无源滤波器电路相比具有体积小巧的优势。二、所述的对称级联型有源滤波器具有高插入损耗的优势，所述的对称级联型有源滤波器相比于传统的单级有源滤波器而言，在噪声抑制能力方面有明显提高。三、所述的对称级联型有源滤波器同时适用于共模噪声和差模噪声的抑制，并且抑制效果在单级有源滤波器的基础上都有显著提高。

附图说明

图1为对称级联型有源滤波器连接示意图

图2为基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器示意图

图3为基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路图

图4为基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器仿真结果

图5为基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器实测结果

具体实施方式

在本申请实施例提供的技术方案中，所述的对称级联型有源滤波器包括前级CSCC有源滤波器以及后级CSCC有源滤波器，所述输入电源连接所述前级CSCC有源滤波器输入端，所述前级CSCC有源滤波器输出端连接所述后级CSCC有源滤波器的输入端，所述后级CSCC有源滤波器的输入端连接所述前级CSCC有源滤波器的输出端，所述后级CSCC有源滤波器的输出端连接用电设备。

下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的效果进行详细的阐述。

实施例一

参考图1，本发明实施例提供了对称级联型有源滤波器的连接示意图，该电路包括：

两级相同的有源滤波器串联连接，所述的对称级联型有源滤波器包括前级CSCC有源滤波器以及后级CSCC有源滤波器，所述输入电源连接所述前级CSCC有源滤波器输入端，所述前级CSCC有源滤波器输出端连接所述后级CSCC有源滤波器的输入端，所述后级CSCC有源滤波器的输入端连接所述前级CSCC有源滤波器的输出端，所述后级CSCC有源滤波器的输出端连接用电设备。在应用场合中，所述对称级联型有源滤波器方案能同时兼容交流输入和直流输入，同时，输出用电设备可为直流用电设备或交流用电设备，所述的级联有源滤波器不会影响输出用电设备的正常工作状态。

参考图2，在所述的基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器示意图中，前级CSCC有源滤波器和后级CSCC有源滤波器均采用电流采样电流补偿拓扑电路和反馈控制。噪声信号从所述等效干扰源侧流出，流经所述等效受干扰对象。流经所述等效受干扰对象的干扰电流信号由所述前级CSCC有源滤波器采样所得，经过所述前级CSCC有源滤波器信号放大环节后产生补偿信号I

参考图3，图中所示为所述基于CSCC和CSCC的对称级联型有源EMI滤波器电路图，基于图3电路，进行电路仿真，仿真结果如图4所示。对比添加所述对称级联型有源滤波器前后噪声信号幅值可发现，本发明提出级联有源滤波器对于噪声具有明显抑制作用。请参考图5，图中曲线Q1为实验测试中未添加所述对称级联型有源滤波器情况下的噪声幅值曲线，曲线Q2代表添加所述对称级联型有源滤波器情况下的噪声幅值曲线，通过对比添加所述对称级联型有源滤波器前后的噪声信号，噪声信号在幅值上具有极大衰减，所述对称级联型有源滤波器对噪声信号具有很强的消除作用。