電機變頻驅(qū)動時的EMC問題

在系統(tǒng)中增加外置濾波器以抑制高頻諧波信號。1.背景與挑戰(zhàn)：

變頻驅(qū)動系統(tǒng)中的電磁兼容性問題是一個復(fù)雜且棘手的問題。開發(fā)過程中最擔(dān)心的是EMI（電磁干擾），包括傳導(dǎo)和輻射干擾。調(diào)試過程中需要調(diào)整共模電感、X電容、Y電容等參數(shù)以滿足限值要求。硬件問題復(fù)雜且難以模擬或仿真，導(dǎo)致難以深入探究根本原因。

▲ 三相交流電機的運行原理

2.變頻驅(qū)動系統(tǒng)中的EMC問題：

變頻系統(tǒng)通常采用PWM調(diào)制技術(shù)，雖然簡化了逆變器結(jié)構(gòu)并提高了效率，但其固定的脈沖特性導(dǎo)致逆變器輸出中帶有高頻的共模干擾信號。所以共模不僅會產(chǎn)生強烈的電壓干擾（EMI），還威脅電機系統(tǒng)的安全性和壽命。

▲ 電機功率電流環(huán)路分析圖

3.共模電流產(chǎn)生的原因：

共模電流主要分為兩部分：散熱器與地之間的漏電流以及電機端產(chǎn)生的漏電流。

PWM開關(guān)動作時，電力電子器件與散熱器之間的寄生電容會將高頻諧波電壓耦合到散熱器表面，并通過傳導(dǎo)或輻射形成EMI。

電機端的耦合電容（包括轉(zhuǎn)子與定子、定子與機殼以及軸電容）也會因PWM開關(guān)動作而產(chǎn)生共模電壓和漏電流。

▲ 寄生電流環(huán)路分析

功率器件開關(guān)動點寄生電流環(huán)路：功率開關(guān)器件的開關(guān)動點，是電場變化(dv/dt)，磁場變化(di/dt)的關(guān)鍵點，其對參考地平面分布電容同樣是高頻噪聲耦合的最要路徑；控制動點面積可以降低對參考地分布電客，降低共模電流。

動點經(jīng)過電機與參考地之間分布電容，為高頻噪聲電流提供耦合路徑

▲ 寄生電流環(huán)路分析（二）

4.解決方法：

方法一：降低母線電壓

通過使用低壓變頻器（如24V、48V等）來減少共模電壓的影響。

方法二：使用多電平變頻器

在苛刻場合下采用多電平變頻器（如三電平或五電平），以降低每次開關(guān)動作帶來的電壓階躍量。

方法三：無零矢量PWM調(diào)制

通過軟件修改實現(xiàn)無零矢量技術(shù)，在不影響輸出占空比的情況下減小共模電壓幅值。

方法四：增加開關(guān)管導(dǎo)通/關(guān)斷時間

通過調(diào)整Gate驅(qū)動電阻值來增加開關(guān)管導(dǎo)通/關(guān)斷時間（dt），從而減小    的變化率。

  方法五：增加外置濾波器