谐波对高频开关电源的影响分析及防范

图3 高频开关电源工作原理简图

开关电源为了提高功率因数，均采用了功率因数校正电路。同时，为了提高电路的效率及可靠性，减小功率器件的电应力，大量采用了软开关技术。其中零电压、零电流或零电压零电流开关技术应用最为广泛。该技术极大地降低了开关器件所产生的电磁干扰。但是，软开关无损吸收电路多利用L、C进行能量转移，利用二极管的单向导电性能实现能量的单向转换，因而，该谐振电路中的二极管成为电磁干扰的一大干扰源。

要解决开关电源谐波，可从以下三个方面入手。

⑴减小干扰源产生的干扰信号；

⑵切断干扰信号的传播途径；

⑶增强受干扰体的抗干扰能力。

通过上述对电磁兼容性的研究和分析可知，首先要针对电源线谐波电流、电源线传导干扰、电磁场辐射干扰等问题，对输入输出滤波电路进行改进。调整了输出整流二极管的连接方式和滤波电路的位置，使滤波电路更接近端口。加大了电源的输入EMI滤波器的绝缘耐压等级，切断了干扰信号的传播途径。

其次，对于静电放电，在均流端口及控制端口的小信号电路中，采用TVS管及相应的接地保护、加大小信号电路与机壳等的电距离。快速瞬变信号含有很宽的频谱，很容易以共模的方式传入控制电路内，采用防静电相同的方法并减小共模电感的分布电容、加强输入电路的共模信号滤波即加共模电容来提高系统的抗扰性能。雷击、浪涌是对开关电源及其系统造成毁灭性伤害的重要因素，因此，优化交流输入及直流输出端口的防雷能力也是相当必要的。对1.2/50μs开路电压及8/20μs短路电流的组合雷击波形，因能量较小，采用氧化锌压敏电阻与相应的吸收电路组合方法来解决。为保证系统的安全运行，在系统的交流进线和直流输出母线上也配备了共摸、差摸组合浪涌抑制器。

减小开关电源的内部干扰，实现其自身的电磁兼容性，提高开关电源的稳定性及可靠性，主要从适当增加相邻线间和相邻引脚间的距离，避免产生串扰和在高压串入时相互间放电。减小高压大电流电路特别是变压器原边与开关管、电源滤波电容电路所包围的面积；减小输出整流电路及续流二极管电路与直流滤波电路所包围的面积，从而减小了变压器的漏电感和滤波电感的分布电容对开关电源的影响，改善了开关电源的内部工作的稳定性。具有良好的稳定性和电磁兼容性，适合于直流系统用直流操作电源或单机电源使用。

6 总结

综上所述，我国电力系统在直流电源设计上主要采用高频开关电源。高频开关电源作为继电保护、自动装置以及一二次设备操作电源使用，是发电厂和变电站非常重要的设备。如何把谐波对高频开关电源的影响降低到最小，保证电力系统的安全可靠运行，对运行人员及专业维护人员提出了更高的要求。我们要在实践中摸索符合实际的维护方法。