闲聊EMC（二）--驱动器的EMC问题

书接上回~

之前我们介绍了关于EMC方面的一些基础知识点，本期我们介绍一下驱动设备的EMC问题。

不可否认，作为一个用电设备，变频器既是一个需要防止外部干扰的设备，也是一个自身会对外部设备产生干扰的干扰源。本期我们介绍一下驱动设备作为干扰源（EMI）的相关EMC问题。

由于驱动系统所包含的设备十分丰富，所以仅讨论变频器作为EMI的主要问题。

驱动系统的基本构成

下图为一个典型的驱动系统，由供电系统，整流回路，逆变回路，电机等组成。而每一部分都会由于其自身的特性有不同的EMC问题。

驱动系统的EMC特殊问题：

• 电力电子电路系统中，同时存在强干扰源产生干扰（差模和共模）、噪声传播途径难以切断、敏感元件易受干扰的问题。同时，电力电子电路开关方式产生的脉冲导致的干扰频谱宽，功率范围产生影响大。

• 电力电子电路与系统在应用中产生的电磁噪声与干扰问题，很大程度上是由于电力电子电路本身工作特点所导致的，例如其高开关频率、不对称电路拓扑等。

• 所以，理解与了解驱动系统的EMC问题，首先研究驱动系统的特有工作方式及应用场合产生的EMI问题。

• 在以下讨论中，仅考虑变频器作为干扰源（EMI）的相关EMC问题

从驱动系统的基本构成出发，驱动器作为EMI（干扰源）可归纳为三个方面：

1. 整流电路和非线性负载产生的低频谐波

2. 高开关频率导致的电压和电流尖峰

3. 电力电子电路拓扑结构导致的EMI问题

整流电路和非线性负载产生的低频谐波

典型整流电路产生的低频谐波如下图所示

基本解决方案

• 设计进线电抗器

• 设计进线谐波滤波器

• 改变拓扑结构，比如12脉波，24脉波等

• 采用可调节有源整流等

高开关频率导致的电压和电流尖峰

半控（晶闸管器件）不可控器件（二极管）及全控器件（IGBT）等功率器件在导通或关断过程中产生较高di/dt,dv/dt，与主回路中的分布参数作用，将产生差模噪声和共模噪声。

其主要的解决方案是

采用的措施在于回路设计相关RC缓冲网络，改进调制算法等，由于涉及驱动产品电路设计，不做涉及。

电力电子电路拓扑结构导致的EMI问题

由于PWM逆变器固有的脉冲特性造成了逆变器输出很高的和不平衡的瞬时电压，产生很大的共模电压，在动力电缆形成干扰电流，及在电动机上耦合出很高的轴电压和轴电流，不仅威胁到电机系统本身的安全可靠性，缩短其使用寿命。所产生的干扰电流频率从100kHz～数MHz，将产生很强的电磁干扰(EMI)。

下图为一个典型的驱动系统图，图中红色的电流为干扰电流的流向（此图也可以看出系统接地的重要性）。

共模电流的潜在的路径如下图所示，可以看出，作为干扰电流，其可传播的路径的多样化，其流动的规律即是按照阻值最低的路径流动（因此可靠的良好的接地系统非常重要！！！）

一般三相PWM逆变器输出共模电压和共模电流的波形图如下

电机轴电流对电机轴的危害如下图，图中白色的痕迹就是电机轴电流放电产生。

本期我们简单介绍了一下驱动系统作为EMI的一些基本内容，下期《闲聊EMC》我们将介绍一下驱动器作为被干扰源需要注意的一些问题，以及关于接地方面的知识。

在这样的春天里

寻一方庭院，读书烹茶

心素如简，适得安恬

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