近年來，在電力開關管高頻化發展趨勢下，電磁干擾（Electromagnetic Interference， EMI）問題的解決已成為開關電源、電驅系統、逆變系統等電力電子變換器設計過程中的一個重要挑戰。過高的EMI水平不僅會直接影響該系統自身的工作性能和使用壽命，還會間接干擾周圍電氣設備的正常運行，尤其是與干擾源共地的設備。因此，許多國際權威機構提出了相應的電磁兼容（Electromagnetic Compatibility， EMC）標準，如歐盟EN系列和國際電工委員會CISPR系列標準。這些標準均對電氣設備在150kHz～30MHz頻率范圍內的傳導EMI噪聲幅值提出了限制要求。

由于產生和影響EMI的因素非常多，很難通過消除干擾源的方法從根本上解決EMI問題。因此，采用EMI濾波器一直以來都是抑制電力電子變換器傳導EMI最基本和最重要的方法。無源EMI濾波器（Passive EMI Filter， PEF）不僅性能穩定、易于設計，而且成本較低，因此被廣泛應用于工業領域。EMI濾波器已成為電力電子變換器中體積和質量來源的主要功能模塊之一。

相關文獻指出，EMI濾波器的體積和質量占比有時可高達整個系統的50%，這是提升系統功率密度的一個主要障礙。因此，如何設計有效的緊湊型、輕量型EMI濾波器是電力電子系統高頻化發展面臨的一個關鍵問題，有待進一步研究。利用無源集成技術一直以來都是減小功率濾波電路體積和質量最典型的方法。根據集成對象性質，無源集成技術主要分為以下兩種類型：（1）磁集成技術：感性元件的集成設計；（2）電磁集成技術（Electromagnetic Integration Technique， EMIT）：容性和感性元件的集成設計。

磁集成技術旨在利用合理的磁心結構，采用磁耦合或解耦的方式實現不同功能磁性元件的集成設計，在電力電子變換器中被廣泛運用。但由于集成對象類型的單一化，其發展有很大的局限性。相比之下，新興的電磁集成技術則具有更好的發展和應用前景。現行電磁集成技術包括平面電磁集成和基于柔性多層帶材（Flexible Multi-Layer Foil， FMLF）的電磁集成兩種類型，相比于前者，后者具有減小繞組總長度、縮減使用面積和減少渦流損耗等優勢。

目前，在電力電子相關領域還未建立成熟的FMLF技術應用體系，許多研究人員正致力于這一技術的深入開發，包括其在諧振變換器、多級變換器、諧波濾波器和EMI濾波器優化設計等方面的研究。

針對電力電子變換器高頻化發展趨勢下電磁干擾（EMI）問題及其給高功率密度化設計帶來的挑戰，哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院的江師齊、王衛、王盼寶、徐殿國，在2022年第22期《電工技術學報》上撰文，利用柔性多層帶材（FMLF）技術，提出一種結構對稱型EMI濾波器電磁集成設計方案。該方案利用UU型磁心和柔性多層帶材繞組將EMI濾波器的感性和容性濾波元件集成在一個磁心單元，并同時實現CM和DM元件的功能解耦。

圖1 結構對稱型電磁集成EMI濾波器樣機

研究人員指出，該結構包含4個FMLF繞組，兩個單層繞組作為CM電容和DM電感集成單元，兩個多層繞組作為CM電感和DM電容集成單元。另外，通過合理的端口配置方式，可實現CM和DM濾波電路功能解耦，進而可簡化濾波器的CM和DM等效電路，便于參數分析和設計。

他們以一臺輸出功率為500W的SiC-MOSFET高頻電壓源逆變器為實驗平臺，在利用Maxwell軟件進行合理性驗證的前提下，分別設計分立型、磁集成型和電磁集成型EMI濾波器樣機，通過實驗測試和對比分析來驗證該方案的可行性。

實驗結果表明，在保持設計參數基本一致的情況下，較之傳統分立型和磁集成EMI濾波器，該電磁集成濾波器不僅具備相似的EMI抑制能力，而且其質量和體積明顯減小，有助于提升系統功率密度。新方案可為解決高頻電力電子變換器EMI問題提供新思路，使之更好地順應高功率密度發展趨勢。

研究人員表示，本次課題暫未具體考慮柔性帶材繞組寄生參數的產生機理及其抑制方法，同時對柔性帶材繞組在緩解輻射干擾問題上的潛在優勢未做深入討論，后續工作將重點對上述問題展開分析和研究。

編輯：黃飛