一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子系统与电路领域，特别是涉及一种等效消除无源器件高频寄 生参数的衍生建模方法。
【背景技术】
[0002] 功率变换器的电磁兼容问题已成为电力电子领域里的热点问题之一，复杂的电磁 环境、紧密的系统结构以及高频开关频率du/dt，di/dt都对电磁兼容EMC带来了挑战。作 为电力电子系统中的最小单元--无源器件电感、电容、电阻所引入的寄生参数是电磁干 扰分析的源头，因此设计与选取合适的无源器件高频参考模型是提高EMC的第一步，因而 实有必要提出一种技术手段，以等效消除无源器件高频寄生参数。
【发明内容】
[0003] 为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种等效消除无源器件 高频寄生参数的衍生建模方法，其可以等效消除无源器件的高频寄生参数。
[0004] 为达上述及其它目的，本发明提出一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建 模方法，包括如下步骤：
[0005] 步骤101，将一电容（Ca)接到现有高频电感模型的电感（L)的中心抽头，被分开的 两部分电感视为完全耦合，两部分电感顺接模式连接，并按总阻抗不变原则变化为Y电路 连接；
[0006] 步骤102,将该Y电路连接进行Υ-Δ原理转换，转换为Δ连接模型，其中阻抗Zi 串联在输入与输出口之间，输入口和输出口与地之间各连接阻抗Z2;
[0007] 步骤103,对电容（Ca)进行参数选择获得消除寄生电容的等效模型。
[0008] 进一步地，所述总阻抗为：
[0009]Z= (L/4+L/4+2M) ·jω，
[0010] 其中，M=L/2。
[0011] 进一步地，所述Y电路连接中的两部分电感等效的阻抗为Z=jcoL/2,电容（Ca) 等效的阻抗为ZQ=-j(c〇L/4+l/c〇Ca)。
[0012] 进一步地，于步骤二中，
[0013] 进一步地，于步骤三中，选取Ca= 4EPC，将寄生电容EPC消除从而得到最后的等效 模型。
[0014] 为达到上述目的，本发明还提供一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模 方法，包括如下步骤：
[0015] 步骤一，在现有高频电容模型的电感（ESL)端接上电感（LpL2)，且各自间的互感 为MpMjPM;
[0016] 步骤二，在步骤一基础上进行Y型简化得到无互感的简化模型；
[0017] 步骤三，进行参数选取，以获得消除寄生电感的等效模型。
[0018] 进一步地，于步骤二中，简化模型中，各电感为：
[0019] ESL，=ESL-M「M2+M，V=LfM-MjM"L2' =
[0020] 进一步地，于步骤三中，选取ESL' = 0。
[0021] 进一步地，于步骤三中，M=Mfl^-ESL，L/ =LfSMjESL，L2' =L2-2M2+ESL该等 效模型等效为在旁路添加电感将串联的寄生电感消除。
[0022] 进一步地，取L1=L2=ESL且电感彼此间为完全耦合且M1=M2=M=ESL，则可 头现Q=L2 = 0。
[0023] 进一步地，该等效模型简化为电阻（ESR)与电容（C)的简单串联。
[0024] 与现有技术相比，本发明一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法在 以往无源器件高频寄生参数模型的基础上进行改进，实现了等效消除寄生参数的新型高频 环境下的电路模型。
【附图说明】
[0025] 图1为现有技术中高频电感的非理想模型示意图；
[0026] 图2为本发明一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法第一较佳实 施例的步骤流程图；
[0027]图3-1、图3-2、图3-3为本发明第一较佳实施例中模型转换过程示意图；
[0028] 图4为本发明第一较佳实施例之简化后的电感高频模型示意图；
[0029] 图5为现有技术中高频电容的非理想模型示意图；
[0030] 图6为本发明一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法之第二较佳 实施例的步骤流程图；
[0031] 图7-1、图7-2、图7-3为本发明第二较佳实施例中模型转换过程示意图。
【具体实施方式】
[0032] 以下通过特定的具体实例并结合【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同 的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0033] 目前，高频环境下简单的电感与电容不再为理想元件，电感的非理想模型如图1 所示。
[0034] 电感L的非理想模型视为纯电感L与电容EPC、电阻EPR并联。当电路开关频率达
到谐振频率 （上时，其内部电容EPC与电感L形成震荡从而开始改变阻抗特 性。
[0035] 图2为本发明一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法第一较佳实 施例的步骤流程图。为了消除LC震荡影响并得到消除EPC电容后新的模型，本发明之等效 消除无源器件高频寄生参数的建模方法，包括如下步骤：
[0036] 步骤201，将一电容Ca接到电感L的中心抽头，被分开的两部分电感视为完全耦 合，即如图3-丨所示，采用顺接模式线路总阻抗不变z= (L/4+L/4+2M)jω，这时采用简化Υ电路方法转换为图3-2的模型。
[0037] 步骤202,将参数Z=jωL/2,ZQ=-j(ωL/4+1/ωCJ接下来进行Υ-Δ原理转换 法（图3-3):
并将具体的电路参数带入得 至|J
于是Zi可以看做电感L与-Ca/4电容的并联，而 Z2看做是电容Ca/2。
[0038] 步骤203,参数选取。当Ca= 4EPC时可以看做是并联反电容-EPC将寄生电容EPC 消除从而得到最后的等效模型图4所示，将内部自身寄生电容简化转移到两端旁路中方便 实验运算。
[0039] 目前，对于非理想状态下的电容寄生参数的等效模型如图5所示。非理想电容看 做为纯电容C与电阻ESR，电感ESL-起串联，很明显当工作频率达到./-=1/0^^1^>时 发生谐振从而开始改变电容阻抗特性，电容阻抗由容性变成感性阻抗。图6为本发明一种 等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法之第二较佳实施例的步骤流程图。为了消 除串联的寄生电感ESL，本发明之等效消除无源器件高频寄生参数的建模方法，包括如下步 骤：
[0040] 步骤601，在电感ESL端接上电感Li、L2，如图7-1所示，采用逆接方式且各自间的 互感为MpMjtlM。
[0041] 步骤602,进行Y型简化得到图7-2的图形，其中
[0042] ESL，= ESL-MfM2+M，L/ = LfM-Mi+Mr IV =
[0043] 步骤603,参数选取，为了消除寄生电感则ESL' = 0,于是Μ=MfM^ESL，所以推出 V=LfSMjESUlV=L2-2M2+ESL，并得到图7-3的模型，该模型等效为在旁路添加电感 将串联的寄生电感消除，假设取1^=L2=ESL且电感彼此间为完全耦合且M1=M2=Μ= ESL，则可实现L/=V=0,模型更加简化为电阻ESR与电容C的简单串联。
[0044] 综上所述，本发明一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法在以往无 源器件高频寄生参数模型的基础上进行改进，实现了等效消除寄生参数的新型高频环境下 的电路模型。
[0045]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本 领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此， 本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1. 一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，包括如下步骤： 步骤一，将一电容（Ca)接到现有高频电感模型的电感（L)的中心抽头，被分开的两部 分电感视为完全耦合，两部分电感顺接模式连接，并按总阻抗不变原则变化为Y电路连接； 步骤二，将该Y电路连接进行Y- A原理转换，转换为△连接模型，其中阻抗Z1串联在 输入与输出口之间，输入口和输出口与地之间各连接阻抗Z2; 步骤三，对电容（Ca)进行参数选择获得消除寄生电容的等效模型。2. 如权利要求1所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于，所述总阻抗为： Z = (L/4+L/4+2M) · j ω， 其中，M = L/2。3. 如权利要求2所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于，所述Y电路连接中的两部分电感等效的阻抗为Z = jcoL/2,电容（Ca)等效的阻抗为4. 如权利要求3所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于：于步骤二中，5. 如权利要求4所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于：于步骤三中，选取Ca= 4EPC，将寄生电容EPC消除从而得到最后的等效模型。6. -种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，包括如下步骤： 步骤一，在现有高频电容模型的电感（ESL)端接上电感（LpL2),且各自间的互感为M1、 M2^P M ； 步骤二，在步骤一基础上进行Y型简化得到无互感的简化模型； 步骤三，进行参数选取，以获得消除寄生电感的等效模型。7. 如权利要求5所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于，于步骤二中，简化模型中，各电感为： ESLr = ESL-M1-M2+!, L/ = L1-M-M^M2, L2r = L2-M-M2+M1〇8. 如权利要求6所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于：于步骤三中，选取ESL' =0。9. 如权利要求8所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特征 在于：于步骤三中M = MJM2-ESL, L/ = L1IMdESL, IV = L2-2M2+ESL，该等效模型等效为 在芳路添加电感将串联的寄生电感消除。10. 如权利要求9所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特 征在于：取L1= L2= ESL且电感彼此间为完全親合且M1= M2= M = ESL，则可实现L1'= L2' =0〇11. 如权利要求10所述的一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，其特 征在于：该等效模型简化为电阻（ESR)与电容（C)的简单串联。
【专利摘要】本发明公开了一种等效消除无源器件高频寄生参数的衍生建模方法，包括如下步骤：将一电容(Ca)接到现有高频电感模型的电感(L)的中心抽头，被分开的两部分电感视为完全耦合，两部分电感顺接模式连接，并按总阻抗不变原则变化为Y电路连接；将该Y电路连接进行Y-Δ原理转换，转换为Δ连接模型，其中阻抗Z1串联在输入与输出口之间，输入口和输出口与地之间各连接阻抗Z2；对电容(Ca)进行参数选择获得消除寄生电容的等效模型,通过本发明，可以等效消除无源器件的高频寄生参数。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105426560
【申请号】CN201510378847
【发明人】王晨, 辛绍杰, 杨恩星, 宁尚贤
【申请人】上海电机学院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年7月1日