电力系统测量回路电磁兼容问题的模型建构

魏飞

（南京容测检测技术有限公司，江苏 南京 210000）

对于电力系统应用设计工程技术人员而言，电磁兼容问题EMC 测试技术的掌握对实现测量回路的系统运行价值具有重要的意义。所有的数字及模拟电路均视为对高频信号响 应的电路，用高频设计方法来处理电费屏蔽、PCB 布线和共模滤波的检测技术，具有重要的推广应用价值。现就电力系统测量回路电磁兼容问题模型建构如下：

一、反激式控制器

反激式控制器是专为调节反激式转换器而设计的专用 IC。反馈配置次级侧调节 (SSR)：输出调节直接在输出中进行，可使用光耦合器保持隔离。初级侧调节 (PSR)：输出调节在辅助绕组中进行；可消除基于光耦合器的反馈网络，从而简化设计。

该控制器模型的主要工作模式（operating-mode）为非连续导通模式 (DCM)，用于较低功率水平，在每个开关周期会从变压器行电流完全放电；准谐振/转换模式 (QR/TM)，用于较高功率水平，属特殊 DCM 情况，其中开关在第一谷点开启以减少开关损耗。连续导通模式 (CCM)；用于较高功率水平下的某些工作点，电流始终通过变压器。有源钳位反激式 (ACF)

耗散钳位替换为无损有源钳位（用于实现零电压开关并大幅提高效率）

开关为金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，通过外部电压开启和关闭的电气开关。双极结晶体管 (BJT)：通过注入电流开启和关闭的电气开关。集成型：集成高电压 (HV) 启动，集成高电压启动开关可降低待机功耗；启动时需要外部电阻器；外部可选接口可轻松实现低待机功耗模式 FET 启动电路。

固定随输出电流增加，输出电压以预定量增加以补偿长电缆的阻性损耗，从而在电缆末端实际输出处实现严密调节。由用户调节，随输出电流增加，输出电压以用户可编程量增加以补偿长电缆上的阻性损耗，在电缆末端的真实输出处实现严密调节。其中恒压 (CV)/恒流 (CC) 控制如图1 所示：

二、与传统模型的对比

传统隔离型反激式转换器模型架构的功率等级在60W 左右。其主要工作原理为，通过调整变压器匝数比，借助原边开关、电源电压转换输出电压、输出电压信息通过反馈路径传输至原边PWM 发生器，确保输出电压稳定。若输出电压太高/太低，通过调整PWM 发生器占空比来实现控制。该反馈路径因其功耗大，占用电路板空间多，与隔离电压共同决定电路最大隔离电压。同时，光耦合器老化受时间影响，会发生特性改变，在温度>85°C 的条件下极不适应。额外变压器绕组为另一解决方法，而副边控制模块；EMC 电磁兼容性设计测量回路下的反激式控制器替代方案的实施，通过电感耦合，可实现跨电隔离传输来实现信号反馈信号。该模型通过无分立式反馈回路反激式转换器，通过从副边反激回原边电压来识别调节PWM 发生器产生的占空比。

本测量回路设计可接受一个5V-100V 的输入电压，并在允许范围内直接施加至IC。但因高电压板上LT8300 并Flyback Regulator 封装，确保了该器件能在高输入电压条件下的可靠运作。除此之外，在器件板上栅极驱动器为1 外部N 沟道功率MOSFET 供电，使其最大功率在50W左右。该模型运用边界模式操作，简化了系统设计，缩减了总体转换器外形尺寸和占板面积。反激式转换器在副端电流减小至零之后立即接通其内部开关，且在开关电流达到预定电流限值时关断，最大限度地实现了边界模式或临界导通。

三、设计应用可行性分析

反激式控制器设计包括一个保护电路来抵御 IEC61000-4 测试套件的干扰。该设计还包含一个用于纠正反极性电源电压的电路。保护电路和整流器不会给电流输出性能带来负面影响，输出的总不可调整误差(TUE) <0.2%。

EMC 测量回路以其TCF 和Self Ceritification(自检证明)的抗干扰能力测试实用性效果。在数字及模拟电路对高频信号响应电路设计中，通过应用高频设计方法来处理电费屏蔽、PCB 布线和共模滤波，对于限制高频共模环，降低强辐射能量具有重要的现实建构意义。其模型设计测试结果高度吻合了设备运行需求，值得将该模型进行大量推广。