研究背景

更小、更輕的電源產(chǎn)品一直都是電力電子工程師努力和追求的目標(biāo)。近年來隨著寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的日趨成熟，功率器件的開關(guān)頻率節(jié)節(jié)攀升，電源模塊也在不斷刷新功率密度的記錄。然而，其中的無源EMI濾波器體積和重量卻始終未見明顯減少。一方面，裝置的主功率單元隨著高頻化技術(shù)在不斷減小；另一方面，無源EMI濾波器在裝置的占比越來越大，甚至占據(jù)三分之一的電源模塊空間。同時，由于濾波電感、濾波電容元件數(shù)量眾多，每個元件的外觀尺寸及形狀各異，導(dǎo)致裝配和布局時，有限的設(shè)備空間難以充分利用。此外，在大電流工作場景下，濾波電感受繞組母排形狀、電纜硬度的約束，匝數(shù)有限，導(dǎo)致濾波效果不佳。這些弊端都制約了無源EMI濾波器的進一步發(fā)展。

成果簡介

創(chuàng)新型有源EMI濾波技術(shù)采用主動式補償電路，實時檢測目標(biāo)產(chǎn)品的電磁干擾，通過準(zhǔn)確的重構(gòu)電磁干擾信號，并反向注入回干擾耦合回路，利用穩(wěn)定的閉環(huán)控制，實現(xiàn)了電磁干擾的實時精準(zhǔn)主動式抑制。該技術(shù)可適用于各種電力電子設(shè)備的AC側(cè)或DC側(cè)電磁干擾抑制，噪聲補償效果顯著，電路工作穩(wěn)定可靠。且有源EMI濾波器體積小、重量輕，集成度高，可大幅度減小無源EMI濾波電感的尺寸，或完全替代笨重的無源EMI濾波器，是高頻、高密、高效電力電子設(shè)備必不可少的組成部分，具有廣闊的發(fā)展前景。

亮點提煉

創(chuàng)新型有源EMI濾波器可以根據(jù)實際設(shè)備的工作場景，選用全集成-無感型結(jié)構(gòu)或者半集成-有感型結(jié)構(gòu)。

無感型結(jié)構(gòu)的有源EMI濾波器采用阻容網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)干擾信號的檢測和注入，整個濾波器不再需要電感元件、高頻變壓器、電流互感器等。全集成-無感型有源EMI濾波器不僅體積更加緊湊，還可根據(jù)實際需要，靈活的設(shè)計主電路結(jié)構(gòu)及控制環(huán)參數(shù)，實現(xiàn)共摸干擾和差模干擾的同時補償與抑制。因此，全集成-無感型有源EMI濾波器更適用于對尺寸重量和空間要求極端嚴苛的場景。

半集成-有感型有源EMI濾波器通過改良設(shè)計小型化多功能電感，使其兼顧采樣、濾波和阻抗匹配的功能，并與有源EMI濾波的功能融合為一體，實現(xiàn)電磁干擾的有效抑制。由于其本身自帶小型磁芯，因此更適用于共摸干擾的抑制。同時，針對難以制作多匝繞組電感的大電流場景，半集成-有感型有源EMI濾波器恰好可利用自帶小電感滿足應(yīng)用要求。

全集成-無感型有源EMI濾波器的補償效果及其與無源EMI濾波器尺寸比較

半集成-有感型有源EMI濾波器的補償效果及其與無源EMI濾波器尺寸比較

前景與應(yīng)用

創(chuàng)新型有源EMI濾波器具有體積小、重量輕、濾波效果顯著、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。且有源EMI濾波電路相對獨立，與目標(biāo)設(shè)備的主功率回路、控制策略及控制回路等不存在緊密的耦合關(guān)系，濾波器安裝簡便易行。缺點是成本略高于傳統(tǒng)的無源EMI濾波器。因此，適用于對體積、重量、功率密度要求更嚴苛的各類高密度電力電子裝置，如通信電源、機載航空電源、新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)及各種車載智能電動部件等，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

完成人與研究團隊介紹

陳文潔

陳文潔，西安交通大學(xué)電氣學(xué)院教授、博導(dǎo)。曾在美國田納西大學(xué)電力電子研究中心做訪問學(xué)者1年。長期從事的電力電子技術(shù)領(lǐng)域的電磁兼容性問題研究。研究內(nèi)容包括寬禁帶器件及電路的電磁兼容性問題，無線功率傳輸系統(tǒng)的電磁兼容性問題，光伏新能源發(fā)電系統(tǒng)的電磁兼容性問題，電磁干擾主動式抑制技術(shù)、磁性元件的優(yōu)化設(shè)計等等。負責(zé)國家自然科學(xué)基金項目3項、陜西省自然科學(xué)基金項目1項，校企合作項目多項。第一及共同作者發(fā)表SCI收錄高水平論文40余篇。獲授權(quán)國家發(fā)明專利10余項。擔(dān)任中國電源學(xué)會電磁兼容專委會副主任委員、磁技術(shù)專委會委員、女科學(xué)家工作者委員會常務(wù)委員等學(xué)術(shù)職務(wù)。

西安交通大學(xué)工業(yè)自動化教研室的電力電子與電力傳動學(xué)科，主要研究方向為電能質(zhì)量基礎(chǔ)理論及電能質(zhì)量控制技術(shù)；寬禁帶功率半導(dǎo)體器件、封裝集成及其應(yīng)用技術(shù)；新型開關(guān)拓撲理論及高精度電源控制技術(shù)；微電網(wǎng)新能源并網(wǎng)接口技術(shù)及其系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；電力電子器件與裝備可靠性分析及壽命評估；直流配電網(wǎng)裝備及優(yōu)質(zhì)供電技術(shù)；無線電能傳輸技術(shù)等。現(xiàn)有教授11人，副教授14人，其中博導(dǎo)13人，助理教授5人，高級工程師1人，工程師3人。劉進軍教授、楊旭教授、王來利教授入選國家級人才項目，還有一大批青年入選“新世紀(jì)人才”等項目。每年可招收電氣工程方向博士研究生20~30名、電力電子與電力傳動方向碩士研究生80余名、留學(xué)生10余名。

　　組織機構(gòu)

　　中國電源學(xué)會電磁兼容專業(yè)委員會（Electromagnetic Compatibility Committee of China Power Supply Society，縮寫為EMC Committee of CPSS），秘書處設(shè)在敏業(yè)信息科技（上海）有限公司和江西艾科控股有限公司。中國電源學(xué)會電磁兼容專業(yè)委員會具體工作范圍如下： （1）開展國內(nèi)外電源電磁兼容領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流；（2）依照有關(guān)規(guī)定，編輯出版電磁兼容領(lǐng)域的科技書刊、電子出版物；（3）舉辦電磁兼容領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品展覽會；（4）電磁兼容領(lǐng)域科普工作；（5）接受委托對本專業(yè)的發(fā)展政策和重大決策提出建議和科技咨詢，經(jīng)批準(zhǔn)承擔(dān)科技項目評估、科技成果鑒定、技術(shù)職務(wù)資格評審，承擔(dān)科技文獻和標(biāo)準(zhǔn)的編審、提供技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)；（6）繼續(xù)教育和培訓(xùn)工作；（7）人才培養(yǎng)和舉薦；（8）反映行業(yè)的意見和要求、維護行業(yè)合法權(quán)益。

　　主任委員：李虹

　　名譽主任：張波

　　副主任委員：孟進、裴雪軍、陳恒林、和軍平、陳文潔、江彥偉

　　秘書長：黃敏超

　　副秘書長： 毛圣華、劉藝濤、 管樂詩、吳昕

　　編輯：黃飛