CN113328617B - 一种有源共模电磁干扰滤波器、电源管理装置及滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有源共模电磁干扰滤波器、电源管理装置及滤波方法，包括控制驱动电路、辅助电源电路、功率开关电路和电流耦合电路，控制驱动电路采集电源的直流正线和直流负线之间的电压信号，产生驱动信号，计算共模电磁干扰电压信号；辅助电源电路为控制驱动电路和功率开关电路提供工作电压；功率开关电路工作于开关状态生成与共模电磁干扰电压信号反相的电压脉冲信号；电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号的比值等于待滤波电路对地阻抗与电流耦合电路对地阻抗的比值；电流耦合电路将功率开关电路输出的电压脉冲信号注入到保护地。通过实施本发明，功率开关电路工作在开关状态下，大大降低了电路的损耗，能够适用于高电压的待滤波电路。

Description

一种有源共模电磁干扰滤波器、电源管理装置及滤波方法

技术领域

本发明涉及电磁干扰领域，具体涉及一种有源共模电磁干扰滤波器、电源管理装置及滤波方法。

背景技术

在电力电子三相逆变或三相整流电路中，由于电路中的功率半导体器件的高频开关动作将会产生电磁干扰，影响电路的正常工作。现有技术中通常使用功率半导体器件工作于线性放大状态的有源共模电磁干扰滤波器对待滤波电路进行滤波，抑制待滤波电路产生的电磁干扰。然而，功率半导体器件工作于线性放大状态的有源共模电磁干扰滤波器中通常通过控制驱动电路产生驱动信号以控制功率开关电路中的功率半导体器件工作于甲类、乙类或甲乙类等线性放大状态，其工作损耗较大，电路工作可靠性低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的共模电磁干扰滤波器工作损耗大及工作可靠性低的缺陷，从而提供一种有源共模电磁干扰滤波器、电源管理装置及滤波方法。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种有源共模电磁干扰滤波器，包括控制驱动电路、辅助电源电路、功率开关电路和电流耦合电路，其中：所述控制驱动电路，用于采集待滤波电路的直流正线和直流负线之间的电压信号，基于预设调制策略产生第一驱动信号及与其对应的第二驱动信号，根据所述第一驱动信号和所述电压信号计算共模电磁干扰电压信号；所述辅助电源电路，用于为所述控制驱动电路和所述功率开关电路提供工作电压；所述功率开关电路，用于接收辅助电源电路的输出电压信号，根据所述第二驱动信号控制所述功率开关电路工作于开关状态，生成电压脉冲信号，并将所述电压脉冲信号输出给所述电流耦合电路；所述电压脉冲信号与所述共模电磁干扰电压信号反相；所述电压脉冲信号与所述共模电磁干扰电压信号的比值等于所述待滤波电路对地阻抗与所述电流耦合电路对地阻抗的比值；所述电流耦合电路，用于将所述功率开关电路输出的电压脉冲信号注入到保护地。

结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述控制驱动电路还用于，根据期望输出电压值向所述辅助电源电路提供所述辅助电源电路的输出电压的给定值，所述期望输出电压值根据待滤波电路确定。

结合第一方面，在第一方面的第二实施方式中，所述控制驱动电路的第一输入端和第二输入端分别连接电源的直流正线和直流负线；所述辅助电源电路的输入端连接所述控制驱动电路的电压输出端；所述辅助电源电路的第一输出端连接所述功率开关电路的第一输入端；所述辅助电源电路的第二输出端连接所述功率开关电路的第二输入端；所述电流耦合电路的一端连接所述功率开关电路的输出端，另一端连接保护地。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述辅助电源电路的输出电压信号根据所述待滤波电路对地阻抗、所述电流耦合电路对地阻抗以及所述直流正线和所述直流负线之间的电压确定。

结合第一方面或第一方面第一实施方式至第一方面第三实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述有源共模电磁干扰滤波器还包括：电压耦合电路，用于为所述辅助电源电路产生参考地电位；所述电压耦合电路包括多个电容器件，所述多个电容器件直接串联连接；所述多个电容器件分为相互串联的两组，且两组电容值相等；所述电压耦合电路的正端，与第一组电容器件的正极连接，第一组电容器件的负极与第二组电容器件的正极连接；所述电压耦合电路的负端，与第二组电容器件的负极连接；所述电压耦合电路的引出端，与第二组电容器件组的正端连接；所述电压耦合电路的正端连接所述直流正线；负端连接所述直流负线；引出端，连接所述辅助电源电路的输出参考地端。

结合第一方面，在第一方面的第五实施方式中，所述功率开关电路包括：两个相互串联的开关器件；所述功率开关电路的第一输入端，与首个开关器件的第一端连接，首个开关器件的第二端与第二个开关器件的第一端连接；所述功率开关电路的第二输入端，与第二个开关器件的第二端连接，第二个开关器件的第一端与第一个开关器件的第二端连接；所述功率开关电路的输出端，与第二个开关器件的第一端连接。

结合第一方面，在第一方面的第六实施方式中，所述电流耦合电路至少包括：用于阻断所述功率开关电路和保护地之间的直流信号的电容以及与所述电容串联的电路网络；所述电流耦合电路包含两个端钮，一个端钮连接所述功率开关电路的输出端，另一个端钮连接保护地。

结合第一方面第六实施方式，在第一方面的第七实施方式中，所述电路网络为福斯特电路网络或考尔电路网络，所述电流耦合电路的对地阻抗与所述电源的对地阻抗之间的比值在滤波频段内为常数。

根据第二方面，本发明实施例提供一种电源管理装置，所述电源管理装置通过线路与负载和外部电源形成回路，所述电源管理装置包括待滤波电路以及如第一方面或第一方面任一实施方式所述的有源共模电磁干扰滤波器，当所述待滤波电路进行工作时，在所述负载上产生共模电磁干扰，所述有源共模电磁干扰滤波器用于滤除所述共模电磁干扰。

根据第三方面，本发明实施例提供一种有源共模电磁干扰滤波方法，用于第一方面或第一方面任一实施方式所述的有源共模电磁干扰滤波器，包括：根据预设调制策略产生第一驱动信号以及对应第一驱动信号的第二驱动信号；根据所述第一驱动信号，计算等效共模电磁干扰电压源的电压信号，所述电压信号为双电平脉冲信号；根据所述第二驱动信号，驱动所述功率开关电路工作于开关状态；根据所述功率开关电路的开关状态，产生对应所述双电平脉冲信号的电压脉冲信号；将所述电压脉冲信号耦合到保护地，抑制对外发射的所述共模电磁干扰。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的有源共模电磁干扰滤波器，主要包括控制驱动电路、辅助电源电路、功率开关电路和电流耦合电路，通过控制驱动电路采集待滤波电路的直流正线和直流负线之间的电压信号，基于预设调制策略产生第一驱动信号及与其对应的第二驱动信号，根据第一驱动信号和电压信号计算共模电磁干扰电压信号；辅助电源电路为控制驱动电路和功率开关电路提供工作电压；功率开关电路接收辅助电源电路的输出电压信号，根据第二驱动信号控制功率开关电路工作于开关状态，生成电压脉冲信号，并将电压脉冲信号输出给电流耦合电路，其中，电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号反相；电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号的比值等于待滤波对地阻抗与电流耦合电路对地阻抗的比值；电流耦合电路将功率开关电路输出的电压脉冲信号注入到保护地。相比于现有技术中的有源共模电磁干扰滤波器中功率开关电路工作在甲类、乙类或甲乙类线性放大状态，该有源共模电磁干扰滤波器中的功率开关电路工作在开关状态下大大降低了电路的损耗，提高了电路的工作可靠性，且能够匹配较高的直流母线电压(如大于600V)和较大共模电磁干扰的待滤波电路。

2.本发明提供的有源共模电磁干扰滤波器，在控制驱动电路的控制下，辅助电源电路可以输出幅值可调的输出电压，在有源共模电磁干扰滤波器匹配不同的待滤波电路时，通过改变辅助电源电路输出电压，可以将电流耦合电路的阻抗限制在接地网络安全规范要求的范围内。

3.本发明提供的电源管理装置，通过线路与负载和外部电源形成回路，所述电源管理装置包括待滤波电路以及有源共模电磁干扰滤波器。其中，有源共模电磁干扰滤波器连接在待滤波电路与保护地之间，负载进行工作时在线路上产生的共模电磁干扰可以通过有源共模电磁干扰滤波器进行滤除，降低了电源管理装置因共模电磁干扰而产生的损耗。

4.本发明提供的有源共模电磁干扰滤波方法，根据预设调制策略产生第一驱动信号以及对应第一驱动信号的第二驱动信号，根据第一驱动信号，计算等效共模电磁干扰电压源的电压信号，且该电压信号为对应预设调制策略的双电平脉冲信号；根据第二驱动信号，驱动功率开关电路工作于开关状态，产生对应双电平脉冲信号的电压脉冲信号，将电压脉冲信号耦合到保护地，抑制对外发射的共模电磁干扰。通过实施该方法可以大大降低了有源共模电磁干扰滤波器的损耗，并能够适用于较高直流母线电压(如大于600V)和较大共模电磁干扰的待滤波电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中共模电磁干扰等效电路的示意图；

图2为本发明实施例中有源共模电磁干扰滤波器滤除共模电磁干扰的等效电路示意图；

图3为本发明实施例中有源共模电磁干扰滤波器的结构示意图；

图4为本发明实施例中控制驱动电路的结构示意图；

图5为本发明实施例中福斯特电路网络的结构示意图；

图6为本发明实施例中考尔电路网络的结构示意图；

图7为本发明实施例中电源管理装置的原理框图；

图8为本发明实施例中有源共模电磁干扰滤波方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种有源共模电磁干扰滤波器，可用于较高的直流母线高电压和较大共模电磁干扰的待滤波电路电路。本实施例以大于600V的直流母线高电压的三相逆变或三相整流电路为例，使用该有源共模电磁干扰滤波器抑制三相逆变或三相整流电路对外发射的共模电磁干扰。首先对三相逆变或三相整流电路的共模电磁干扰的滤波原理说明如下：

在三相逆变或三相整流电路的共模电磁干扰电流是由等效共模电磁干扰电压源驱动产生的，共模电磁干扰等效电路如图1所示。其中，Vs是等效的共模电磁干扰源，等于三相逆变或三相整流电路中的三相电压的平均值，Zs是等效的共模电磁干扰等效内阻抗，Zdc是等效的外部的被干扰设备的阻抗。

将有源共模电磁干扰滤波器加入到图1所示的共模电磁干扰等效电路中，如图2的虚线框所示。其中，Zf表示电流耦合电路的阻抗。若要让外部被干扰设备的阻抗Zdc的干扰电压等于0，根据电路原理可知，Vf和Vs应该满足表达式：

其中，Vs为三相逆变或三相整流电路在运行时的等效共模电磁干扰源，Vf为有源共模电磁干扰滤波器产生的输出电压。如果能够控制Vf始终满足表达式

就可以把干扰减小到零。

根据上述原理对本发明实施例提供的有源共模电磁干扰滤波器进行说明，如图3所示，该有源共模电磁干扰滤波器主要包括控制驱动电路11、辅助电源电路12、功率开关电路13和电流耦合电路14。其中，控制驱动电路11的第一输入端和第二输入端分别连接三相逆变或三相整流电路的直流正线和直流负线，采集直流正线和直流负线之间的电压信号，基于预设调制策略产生第一驱动信号及与其对应的第二驱动信号，根据第一驱动信号和电压信号计算共模电磁干扰电压信号。

示例性地，控制驱动电路11可以包括电源管理电路111、电压采样电路112、中央处理器(CPU)113、驱动电路114，如图4所示。其中，电源管理电路为电压采样电路、CPU和驱动电路提供供电电源；电压采样电路用于采集三相逆变电路或三相整流电路的直流正负母线电压VBUSp、VBUSn和三相中点电压VphA、VphB、VphC，并将采集的电压转换为能够使CPU内部的模拟-数字信号转换器正常工作的输入信号；CPU用于计算三相逆变电路或整流电路等效共模电磁干扰电压源VCMs电压以及辅助电源电路的给定输出电压；CPU和驱动电路共同产生第一驱动信号和第二驱动信号，第一驱动信号用以驱动三相逆变或三相整流电路中功率半导体器件的导通或截止，第二驱动信号用于驱动功率开关电路中功率半导体器件的导通或截止。

控制驱动电路基于预设调制策略产生第一驱动信号，驱动三相逆变或三相整流电路中功率半导体的导通和截止；导通时，器件内阻接近于0，截止时，内阻接近无穷大。当驱动信号对应的逻辑值为0时，它所驱动的功率器件为截止状态，当驱动信号对应的逻辑值为1时，它所驱动的功率器件为导通状态。其中，预设调制策略为低共模电压调制策略，包括但不限于AZSPWM1、AZSPWM2、AZSPWM3和3D-AZSPWM等调制策略。

在三相逆变或三相整流电路中，共模电磁干扰是由等效共模电磁干扰电压源驱动产生的，等效共模电磁干扰电压源的电压为

式中，

Vdc——直流正母线与直流负母线之间的电压，

VphA——A相交流端子与负母线之间的电压，

VphB——B相交流端子与负母线之间的电压，

VphC——C相交流端子与负母线之间的电压。

以图3所示的三相逆变或三相整流电路为例，第一驱动信号包括6路驱动信号，即Vdr1、Vdr2、Vdr3、Vdr4、Vdr5和Vdr6，分别驱动三相逆变或整流电路里的功率半导体器件T1、T2、T3、T4、T5和T6的开关动作。所述6路驱动信号，每一路均有低电平或高电平两种状态：当所述功率半导体器件T1、T2、T3、T4、T5和T6为N沟道增强型器件或P沟道耗尽型器件时，所述低电平状态对应于逻辑值0，所述高电平状态对应于逻辑值1；当所述功率半导体器件T1、T2、T3、T4、T5和T6为P沟道增强型器件或N沟道耗尽型器件时，所述低电平状态对应于逻辑值1，所述高电平状态对应于逻辑值0。所述低电平状态和高电平状态的实际电压值根据所述功率半导体器件T1、T2、T3、T4、T5和T6正常工作所需驱动电压确定。在第一驱动信号中，Vdr1与Vdr2的驱动信号互补，Vdr3与Vdr4互补，Vdr5与Vdr6互补，此处互补是指两路驱动信号的逻辑状态值的和等于1。

根据上述等效共模电磁干扰电压源的电压计算公式结合第一驱动信号计算三相逆变或三相整流电路的等效共模电磁干扰电压源的电压V_CMs，式(1)中VphA、VphB、VphC的值可以采用下述方法确定：

当Vdr1对应逻辑值为1，Vdr2对应逻辑值为0时，VphA＝Vdc；

当Vdr1对应逻辑值为0，Vdr2对应逻辑值为1时，VphA＝0；

当Vdr3对应逻辑值为1，Vdr4对应逻辑值为0时，VphB＝Vdc；

当Vdr3对应逻辑值为0，Vdr4对应逻辑值为1时，VphB＝0；

当Vdr5对应逻辑值为1，Vdr6对应逻辑值为0时，VphC＝Vdc；

当Vdr5对应逻辑值为0，Vdr6对应逻辑值为1时，VphC＝0.

根据公式(1)结合第一驱动信号，可以计算得到三相逆变或三相整流电路的等效共模电磁干扰电压源的电压V_CMs为：

或

即得到的对应第一驱动信号产生的共模电磁干扰电压信号为双电平脉冲信号，其中，正电压和负电压的跳变时间由预设调制策略决定。

辅助电源电路，用于为控制驱动电路和功率开关电路提供工作电压。如图2所示，辅助电源电路的输入端连接控制驱动电路的电压输出端；辅助电源电路的第一输出端连接功率开关电路的第一输入端；辅助电源电路的第二输出端连接功率开关电路的第二输入端。

作为本申请一个可选的实施方式，所述控制驱动电路还用于，根据期望输出电压值向辅助电源电路提供辅助电源电路输出电压的给定值。

示例性地，辅助电源电路设置在控制驱动电路和功率开关电路之间，辅助电源电路为控制驱动电路提供工作电压，控制驱动电路的电压输出端连接辅助电源电路的输入端，因此，辅助电源电路的输出电压信号又是由控制驱动电路的输出电压进行控制的。控制驱动电路根据期望输出电压值向辅助电源电路提供辅助电源电路输出电压的给定值，其中，该期望输出电压值为有源共模电磁干扰滤波器的期望输出电压，针对不同的待滤波电路，期望输出电压不同，辅助电源电路能够在控制驱动电路的控制下，匹配不同的待滤波电路，输出幅值可调的输出电压，同时辅助电源电路可以通过自身的闭环控制输出稳定的电压信号。

辅助电源电路包括主电路单元和控制单元，其中，主电路单元可以为一次侧和二次侧磁隔离的开关电源电路；控制单元为具有闭环调节主电路单元输出电压的功能，可以是专用电源控制芯片，也可以是产生驱动主电路单元中功率器件的驱动信号的可编程器件，也可以是产生驱动主电路单元中功率器件的驱动信号的电路或集成电路，辅助电源电路进行闭环调节的参考电压可以由控制驱动电路给定，辅助电源电路通过自身的闭环控制来稳定其输出电压。

作为本申请一个可选的实施方式，辅助电源电路的输出电压信号根据电源的对地阻抗、电流耦合电路的对地阻抗以及直流正线和直流负线之间的电压确定。

示例性地，辅助电源电路的第一输出端的直流输出正电压Vp和第二输出端的直流输出负电压Vn可以根据三相逆变电路或整流电路直流母线电压V_dc确定，Vp和Vn的表达式为：

其中，Zs为三相逆变电路的负载或三相整流电路的交流源的阻抗；Zf是电流耦合电路的对地阻抗，V_dc为直流正线和直流负线之间的电压。

功率开关电路接收辅助电源电路的输出电压信号，根据第二驱动信号控制功率开关电路工作于开关状态，生成电压脉冲信号，并将电压脉冲信号输出给电流耦合电路；其中，电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号反相，电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号的比值等于待滤波电路对地阻抗与电流耦合电路对地阻抗的比值。作为本申请一个可选的实施方式，功率开关电路包括两个相互串联的开关器件；其中，首个开关器件的第一端连接与功率开关电路的第一输入端连接；首个开关器件的第二端与第二个开关器件的第一端连接；第二个开关器件的第二端连接与功率开关电路的第二输入端连接；功率开关电路的输出端与第二个开关器件的第一端连接。

示例性地，开关器件可以为功率半导体器件，比如三极管、MOS管，本申请对此不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。以图3中示的功率开关电路包含2个功率半导体器件为例，功率开关电路中功率半导体器件的导通与截止由控制驱动电路的第二驱动信号控制。第二驱动信号包括2路驱动信号，即Vdr7和Vdr8，分别驱动功率开关电路里的功率半导体器件T7和T8，2路逻辑信号Vdr7和Vdr8，每一路有低电平和高电平两种状态：当功率半导体器件T7和T8为N沟道增强型器件或P沟道耗尽型器件时，所述低电平状态对应于逻辑值0，所述高电平状态对应于逻辑值1；当所述功率半导体器件T7和T8为P沟道增强型器件或N沟道耗尽型器件时，所述低电平状态对应于逻辑值1，所述高电平状态对应于逻辑值0。所述低电平状态和高电平状态的实际电压值根据所述功率半导体器件T7和T8正常工作所需驱动电压确定。

当驱动信号对应的逻辑值为0时，它所驱动的功率器件为截止状态，当驱动信号对应的逻辑值为1时，它所驱动的功率器件为导通状态。Vdr7和Vdr8对应的逻辑值可采用下述两种方法中的一种确定：

根据VCMs确定Vdr7和Vdr8的逻辑状态值：当VCMs≈Vdc/2时，Vdr7对应的逻辑值为0，Vdr8对应的逻辑值为1；当VCMs≈-Vdc/2时，Vdr7对应的逻辑值为1，Vdr8对应的逻辑值为0；

根据第一驱动信号的6路驱动信号逻辑值确定Vdr7和Vdr8的逻辑状态值，当(Vdr1对应的逻辑值)+(Vdr3对应的逻辑值)+(Vdr5对应的逻辑值)＝2时，Vdr7对应的逻辑值为0，Vdr8对应的逻辑值为1；当(Vdr1对应的逻辑值)+(Vdr3对应的逻辑值)+(Vdr5对应的逻辑值)＝1时，Vdr7对应的逻辑值为1，Vdr8对应的逻辑值为0。

以第一种方法为例，根据所述VCMs确定Vdr7和Vdr8的逻辑状态值：

当VCMs≈Vdc/2时，Vdr7对应的逻辑值为0，Vdr8对应的逻辑值为1；此时，功率开关电路输出Vf为：

当VCMs≈-Vdc/2时，Vdr7对应的逻辑值为1，Vdr8对应的逻辑值为0；此时，功率开关电路输出Vf为：

此时得到的功率开关电路输出的电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号反相，且电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号的比值等于待滤波电路对地阻抗与电流耦合电路对地阻抗的比值。

电流耦合电路连接在功率开关电路和保护地之间，将功率开关电路输出的电压脉冲信号注入到保护地。作为本申请一个可选的实施方式，电流耦合电路至少包括一个阻断功率开关电路和保护地之间的直流信号的电容以及与电容串联的电路网络；电流耦合电路包含两个端钮，一个端钮连接功率开关电路的输出端，另一个端钮连接保护地。

示例性地，电流耦合电路电流耦合电路至少包含一个阻隔功率开关电路和保护地之间的直流电压的电容，电流耦合电路的对地阻抗的阻抗Zf根据三相逆变电路的负载或三相整流电路的交流源的阻抗Zs确定，确定方法如下：使电流耦合电路的阻抗Zf与三相逆变电路的负载或三相整流电路的交流源的阻抗Zs在滤波频段上成固定比例，例如在从150kHz-108MHz频率范围内，满足

为满足上式，电流耦合电路可包含与电容串联的电路网络，比如图5所示的福斯特电路网络或图6所示的考尔电路网络，其中，福斯特电路网络由多个电阻R、第一电容C1和电感L构成，多个电阻R之间相互串联，各电阻两端与对应的电容C1以及电感L一一并联。考尔电路网络由第一电阻R1、第一电感L1、第二电阻R2、第二电感L2和第二电容C2构成，第一电阻R1和第二电阻R2串联，第一电阻R1的另一端接保护地，第二电阻R2的另一端通过电容C接功率开关电路的输出端；第一电感L1并联在第一电阻R1两端，第二电感L2并联在第二电阻R2的两端，并且第二电容C2和第二电阻R2并联。当然本领域技术人员可以得知，R1的一端可以通过电容C接功率开关电路的输出端，R2的一端接保护地。同时本领域技术人员可以得知福斯特电路网络或考尔电路网络的元件值，可以通过电路理论的“电路综合”的方法得到。

至此，当VCMs≈Vdc/2时，满足

当VCMs≈-Vdc/2时，亦满足

根据三相逆变或三相整流电路的共模电磁干扰的滤波原理，当满足关系

时，即可保证Zdc上的干扰电压为0，实现滤除三相逆变或三相整流电路运行时产生的共模电磁干扰。

本实施例提供的有源共模电磁干扰滤波器，主要包括控制驱动电路、辅助电源电路、功率开关电路和电流耦合电路，通过控制驱动电路采集待滤波电路的直流正线和直流负线之间的电压信号，基于预设调制策略产生第一驱动信号及与其对应的第二驱动信号，根据第一驱动信号和电压信号计算共模电磁干扰电压信号；辅助电源电路为控制驱动电路和功率开关电路提供工作电压；功率开关电路接收辅助电源电路的输出电压信号，根据第二驱动信号控制功率开关电路工作于开关状态，生成电压脉冲信号，并将电压脉冲信号输出给电流耦合电路，其中，电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号反相；电压脉冲信号与共模电磁干扰电压信号的比值等于待滤波对地阻抗与电流耦合电路对地阻抗的比值；电流耦合电路将功率开关电路输出的电压脉冲信号注入到保护地。相比于现有技术中的有源共模电磁干扰滤波器中功率开关电路工作在甲类、乙类或甲乙类线性放大状态，该有源共模电磁干扰滤波器中的功率开关电路工作在开关状态下大大降低了电路的损耗，且处于开关状态的功率开关电路在工作中具有更高的稳定性，进而提高了有源共模滤波器的工作可靠性，同时由于控制驱动电路的控制下，辅助电源电路可以输出幅值可调的输出电压，在有源共模电磁干扰滤波器匹配不同的待滤波电路时，通过改变辅助电源电路输出电压，可以将电流耦合电路的阻抗限制在接地网络安全规范要求的范围内，进而能够匹配较高的直流母线电压(如大于600V)和较大共模电磁干扰的待滤波电路。

作为本申请一个可选的实施方式，为了避免外部电磁对三相逆变或三相整流电路的导线产生的干扰，如图3所示，该有源共模电磁干扰滤波器还需要添加一个电压耦合电路15，用于为辅助电源电路输出端口提供参考地电位。电压耦合电路的正端连接三相逆变或三相整流电路的直流正母线；负端连接三相逆变或三相整流电路的直流负母线；引出端，连接辅助电源电路的输出参考地端，用于为辅助电源电路产生参考地电位。其中，电压耦合电路包括多个电容器件，多个电容器件直接串联连接；将多个电容器件分为相互串联的两组，且两组电容值相等；电压耦合电路的正端，与第一组电容器件的正极连接，第一组电容器件的负极与第二组电容器件的正极连接；所述电压耦合电路的负端，与第二组电容器件的负极连接；电压耦合电路的引出端，与第二组电容器件组的正端连接；电压耦合电路的正端连接直流正线；负端连接直流负线；引出端，连接辅助电源电路的输出参考地端。如图3所示，电压耦合电路可以包括两个直接串联连接的电容器件；首个电容器件的正极连接电压耦合电路的正端，首个电容器件的负极与第二个电容器件的正极连接；第二个电容器件的负极连接电压耦合电路的负端；第二个电容器件的正极连接电压耦合电路的引出端，引出端连接辅助电源电路的输出参考地，以提供参考地电位。

本实施例还提供了一种电源管理装置，可用于滤除大于600V的电源线路的共模电磁干扰。如图7所示，该电源管理装置与负载21和外部电源22形成回路，电源管理装置包括待滤波电路23以及有源共模电磁干扰滤波器24，其中，待滤波电路23中包含功率半导体器件，有源共模电磁干扰滤波器24连接在待滤波电路23与保护地25之间。待滤波电路23以三相逆变或三相整流电路为例，当三相逆变或三相整流电路进行工作时，由于三相逆变或三相整流电路中包含的功率半导体器件的高频开关动作会产生共模电磁干扰，进而导致对负载上的工作产生干扰，此时需要有源共模电磁干扰滤波器对共模电磁干扰进行滤除。对于滤除共模电磁干扰的具体说明参见上述实施例中的相关说明。

本实施例提供的电源管理装置通过有源共模电磁干扰滤波器连接在待滤波电路与保护地之间，负载进行工作时在线路上产生的共模电磁干扰可以通过有源共模电磁干扰滤波器进行滤除，降低了电源管理装置因共模电磁干扰而产生的损耗。

本实施例还提供了一种有源共模电磁干扰滤波方法，可用于有源共模电磁干扰的滤除，如图8所示，该方法包括步骤：

S31，根据预设调制策略产生第一驱动信号以及对应第一驱动信号的第二驱动信号。详细内容参见上述实施例中与控制驱动电路的相关描述，在此不再赘述。

S32，根据第一驱动信号，计算等效共模电磁干扰电压源的电压信号，电压信号为双电平脉冲信号。详细内容参见上述实施例中与控制驱动电路的相关描述，在此不再赘述。

S33，根据第二驱动信号，驱动功率开关电路工作于开关状态。详细内容参见上述实施例中与控制驱动电路的相关描述，在此不再赘述。

S34，根据功率开关电路的开关状态，产生对应双电平脉冲信号的电压脉冲信号。详细内容参见上述实施例中与辅助电源电路和功率开关电路的相关描述，在此不再赘述。

S35，将电压脉冲信号耦合到保护地，抑制对外发射的共模电磁干扰。详细内容参见上述实施例中与电流耦合电路的相关描述，在此不再赘述。

本实施例提供的有源共模电磁干扰滤波方法，根据预设调制策略产生第一驱动信号以及对应第一驱动信号的第二驱动信号，根据第一驱动信号，计算等效共模电磁干扰电压源的电压信号，且该电压信号为对应预设调制策略的双电平脉冲信号；根据第二驱动信号，驱动功率开关电路工作于开关状态，产生对应双电平脉冲信号的电压脉冲信号，将电压脉冲耦合到保护地，抑制对外发射的共模电磁干扰。通过实施该方法可以大大降低了有源共模电磁干扰滤波器的损耗，同时能够适用于大于600V的直流母线电压和较大共模电磁干扰的三相逆变或三相整流电路。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，包括控制驱动电路、辅助电源电路、功率开关电路和电流耦合电路，其中：

所述控制驱动电路，用于采集待滤波电路的直流正线和直流负线之间的电压信号，基于预设调制策略产生第一驱动信号及与其对应的第二驱动信号，根据所述第一驱动信号和所述电压信号计算共模电磁干扰电压信号；

所述辅助电源电路，用于为所述控制驱动电路和所述功率开关电路提供工作电压；

所述功率开关电路，用于接收辅助电源电路的输出电压信号，根据所述第二驱动信号控制所述功率开关电路工作于开关状态，生成电压脉冲信号，并将所述电压脉冲信号输出给所述电流耦合电路；所述电压脉冲信号与所述共模电磁干扰电压信号反相；

所述电压脉冲信号与所述共模电磁干扰电压信号的比值等于所述待滤波电路对地阻抗与所述电流耦合电路对地阻抗的比值；

所述电流耦合电路，用于将所述功率开关电路输出的电压脉冲信号注入到保护地。

2.根据权利要求1所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述控制驱动电路还用于，根据期望输出电压值向所述辅助电源电路提供所述辅助电源电路输出电压的给定值，所述期望输出电压值根据待滤波电路确定。

3.根据权利要求1所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述控制驱动电路的第一输入端和第二输入端分别连接电源的直流正线和直流负线；

所述辅助电源电路的输入端连接所述控制驱动电路的电压输出端；所述辅助电源电路的第一输出端连接所述功率开关电路的第一输入端；所述辅助电源电路的第二输出端连接所述功率开关电路的第二输入端；

所述电流耦合电路的一端连接所述功率开关电路的输出端，另一端连接保护地。

4.根据权利要求2所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述辅助电源电路的输出电压信号根据所述待滤波电路对地阻抗、所述电流耦合电路对地阻抗以及所述直流正线和所述直流负线之间的电压确定。

5.根据权利要求1-4任一项所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述有源共模电磁干扰滤波器还包括：

电压耦合电路，用于为所述辅助电源电路产生参考地电位；

所述电压耦合电路包括多个电容器件，所述多个电容器件直接串联连接；所述多个电容器件分为相互串联的两组，且两组电容值相等；

所述电压耦合电路的正端，与第一组电容器件的正极连接，第一组电容器件的负极与第二组电容器件的正极连接；

所述电压耦合电路的负端，与第二组电容器件的负极连接；

所述电压耦合电路的引出端，与第二组电容器件组的正端连接；

所述电压耦合电路的正端连接所述直流正线；负端连接所述直流负线；引出端，连接所述辅助电源电路的输出参考地端。

6.根据权利要求1所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述功率开关电路包括：

两个相互串联的开关器件；

所述功率开关电路的第一输入端，与首个开关器件的第一端连接，首个开关器件的第二端与第二个开关器件的第一端连接；

所述功率开关电路的第二输入端，与第二个开关器件的第二端连接，第二个开关器件的第一端与第一个开关器件的第二端连接；

所述功率开关电路的输出端，与第二个开关器件的第一端连接。

7.根据权利要求1所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述电流耦合电路至少包括：

用于阻断所述功率开关电路和保护地之间的直流信号的电容以及与所述电容串联的电路网络；

所述电流耦合电路包含两个端钮，一个端钮连接所述功率开关电路的输出端，另一个端钮连接保护地。

8.根据权利要求7所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，所述电路网络为福斯特电路网络或考尔电路网络。

9.一种电源管理装置，所述电源管理装置与负载和外部电源形成回路，其特征在于，所述电源管理装置包括待滤波电路以及如权利要求1-8任一项所述的有源共模电磁干扰滤波器，所述有源共模电磁干扰滤波器连接在所述待滤波电路与保护地之间，当所述待滤波电路进行工作时，在所述负载上产生共模电磁干扰，所述有源共模电磁干扰滤波器用于滤除所述共模电磁干扰。

10.一种有源共模电磁干扰滤波方法，用于权利要求1-8任一项所述的有源共模电磁干扰滤波器，其特征在于，包括：

根据预设调制策略产生第一驱动信号以及对应第一驱动信号的第二驱动信号；

根据所述第一驱动信号，计算等效共模电磁干扰电压源的电压信号，所述电压信号为双电平脉冲信号；

根据所述第二驱动信号，驱动所述功率开关电路工作于开关状态；

根据所述功率开关电路的开关状态，产生对应所述双电平脉冲信号的电压脉冲信号；

将所述电压脉冲信号耦合到保护地，抑制对外发射的所述共模电磁干扰。

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