PEEC 기법을 사용한 부스바와 결합된 EMI 필터의 등가 회로 모델 개발 (Equivalent Circuit Model Development of Busbar-Combined EMI Filter Using PEEC Method)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자파학회
· 수록지 정보 : 한국전자파학회 논문지 / 33권 / 2호 / 105 ~ 113페이지
· 저자명 : 한준희, 김광호, 최경륜, 나완수

초록

전기 자동차에서 인버터의 고속 스위칭 동작은 스위칭 주파수 이상의 영역에서 강력한 잡음원의 원천이 된다. 이러한전도성 및 방사성 잡음은 자동차의 전력회로에 전달되어 오작동 및 각종 사고를 유발할 수 있기 때문에 EMI 필터를통해서 적절히 제거되어야 한다. 전기 자동차에 사용되는 모터 드라이브 회로는 ～100 A 이상의 전류가 흐를 수 있기때문에 부스바의 형태로 설계되며, 여기에 PCB 필터가 결합되어 EMI 필터링 기능을 수행한다. 이 때 결합 구조에 기인한 기생성분 및 전자기적 결합이 발생하게 되므로 EMI 필터의 성능 예측 및 효율적인 설계를 위해서는 부스바 구조를포함한 EM 시뮬레이션과 PCB 필터의 회로 시뮬레이션을 결합하는 EM-circuit co-simulation이 필요하다. 하지만 여기에는오랜 계산 시간이 소요되며, 따라서 본 논문에서는 부스바와 결합된 EMI 필터의 성능을 정확하고 효과적으로 예측할 수있는 광대역 등가회로 모델을 제안한다. PEEC 방법을 이용하여 부스바 구조를 포함한 모든 기생 성분들의 등가회로를제시하였으며, 제시한 등가회로를 사용하면 설계 단계에서 회로 시뮬레이션만으로 전체 필터의 삽입손실을 예측할 수 있다. 끝으로 등가 회로 모델로 계산된 4포트 S 파라미터를 통해 공통모드와 차동모드의 삽입 손실을 산출하였으며, EM circuit co-simulation 및 실제 측정 결과등 총 3가지의 결과를 비교하여 제안한 등가 회로 모델의 유효성을 검증하였다.

영어초록

In an electric vehicle, the high-speed switching operation of the inverter becomes a major source of noise above the range of its switching frequency. Since these conductive and radiative noises are transmitted to the power circuit of the vehicle and can cause malfunctions and various accidents, they must be removed using an EMI filter. The motor drive circuit used in an electric vehicle is designed to be a busbar because a current of ～100 A or more can flow through it, and a PCB filter is combined with the busbar.
Therefore, for predicting its performance and efficiently designing the EMI filter, an EM-circuit co-simulation, which combines the EM simulation including the busbar structure and the circuit simulation of the PCB filter, is required. However, this requires a significant computation time. Thus, in this paper, we have proposed a wideband equivalent circuit model that can accurately and efficiently predict the performance of EMI filters combined with busbars. Equivalent circuits of all parasitic components, including the busbar structure, have been presented using the partial element equivalent circuit (PEEC) method. Using the proposed equivalent circuits, the insertion loss of the entire filter can be predicted by only a circuit simulation at the design stage. Finally, the insertion loss of the common mode and the differential mode was calculated using the 4-port S parameter that has, in turn, been calculated using the equivalent circuit model.

참고자료

· 없음