PWM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)傳導(dǎo)共模EMI抑制方法研究.pdf

1、雖然PWM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)因其具有良好的運(yùn)行特性，而在工業(yè)系統(tǒng)和民用裝置中得到了廣泛地應(yīng)用，但它所帶來的EMI問題也日趨嚴(yán)重，這不但嚴(yán)重地威脅著系統(tǒng)自身的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，而且還對周邊其它電氣系統(tǒng)構(gòu)成了較大的威脅。其中的傳導(dǎo)共模EMI，因其傳播路徑包含大地，而會增大系統(tǒng)輻射EMI發(fā)射強(qiáng)度，同時它還會以電流的形式注入其它電氣系統(tǒng)形成干擾，并且這種干擾的發(fā)射強(qiáng)度正隨著功率變換器開關(guān)頻率和電壓、電流變化率的提高而逐漸增強(qiáng)。為此本文就PWM電機(jī)驅(qū)動系

2、統(tǒng)傳導(dǎo)共模EMI的抑制技術(shù)、及相關(guān)等效電路的建立方法進(jìn)行了深入研究，并在此基礎(chǔ)提出了相應(yīng)的解決方法。
　　本文在詳細(xì)研究PWM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)側(cè)共模電壓形成機(jī)理、時域/頻域特性，及該側(cè)共模EMI電流形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了一種感應(yīng)電機(jī)傳導(dǎo)干擾頻段共模等效電路。該等效電路是依據(jù)感應(yīng)電機(jī)高頻共模特性及繞組對地、對中性點(diǎn)阻抗幅頻特性測量值獲取等效電路參數(shù)。此共模等效電路可以用于分析和預(yù)測PWM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)傳導(dǎo)共模EMI發(fā)射強(qiáng)度、感應(yīng)

3、電機(jī)側(cè)共模EMI電流。等效電路仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的具有良好的一致性。
　　針對系統(tǒng)功率變換器側(cè)傳導(dǎo)共模EMI發(fā)射強(qiáng)度難以得到有效抑制這一問題，本文在深入分析該EMI形成機(jī)理與傳播特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種用于降低系統(tǒng)功率變換器側(cè)傳導(dǎo)共模EMI發(fā)射強(qiáng)度的方法。該方法是通過提高散熱器對地共模阻抗實(shí)現(xiàn)這一目的的。為了從理論上驗(yàn)證該方法正確，論文通過FEM-BEM耦合法對采用此抑制方法前/后散熱器表面電場強(qiáng)度的變化情況進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)

4、果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法能夠有效地抑制功率變換器側(cè)傳導(dǎo)共模EMI發(fā)射強(qiáng)度。
　　鑒于PWM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)側(cè)普遍存在著共模電壓、共模電流這一EMI問題，本文依據(jù)系統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)側(cè)共模電壓、共模電流的形成機(jī)理，提出了一種應(yīng)用于功率變換器輸出端的無源共模EMI濾波器結(jié)構(gòu)。它由結(jié)構(gòu)類似于只具有單邊星接繞組變壓器結(jié)構(gòu)的電感，且每相繞組兩端并聯(lián)電容的共模電壓檢測單元和起電壓補(bǔ)償作用的四繞組共模變壓器組成。該濾波器克服了傳統(tǒng)功率變換器輸出端無

5、源共模EMI濾波器高低頻特性難以兼顧，且體積過大的缺點(diǎn)。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了該無源濾波器可以有效地抑制感應(yīng)電機(jī)側(cè)共模電壓、共模電流，實(shí)現(xiàn)有效降低整個系統(tǒng)傳導(dǎo)共模EMI發(fā)射強(qiáng)度的目的。
　　研究了有源EMI濾波器的插入損耗及設(shè)計與應(yīng)用中的最佳匹配問題，并依據(jù)所得出的“電流檢測電流補(bǔ)償方式反饋型有源濾波器適用于共模電流噪聲和漏電流的抑制”觀點(diǎn)，提出了一種用于抑制系統(tǒng)共模EMI電流的有源EMI濾波器結(jié)構(gòu)。該有源濾波器是以反向補(bǔ)償電