變頻器的電磁兼容與電磁干擾抑制

　　圖1 非本質(zhì)差模噪聲產(chǎn)生機理

　　如圖2為pwm變頻驅(qū)動電機系統(tǒng)的電磁干擾電流流通路徑圖，包括共模干擾和差模干擾。在pwm變頻器中，為保證開關(guān)管工作時不會因過熱而失效，都要對其安裝散熱器，并且為防止短路，開關(guān)管的金屬外殼與散熱器之間是通過導熱絕緣介質(zhì)相隔離的，同時散熱器又是通過機箱接地的，于是，在變頻器與散熱器之間就形成了一個較大的寄生電容[7,8]。當逆變器正常工作時，隨著每相橋臂上、下開關(guān)管的輪流開通，橋臂中點電位會隨之發(fā)生準階躍變化。如果從emi角度看該現(xiàn)象，那么三個橋臂所輸出的電壓就是三個emi干擾源，而且每個開關(guān)動作時都會對功率開關(guān)器件與散熱片之間寄生電容進行充、放電，形成共模emi電流。

　　圖2 pwm變頻驅(qū)動電機系統(tǒng)的電磁干擾電流流通路徑圖

　　3 pwm變頻器傳導干擾的抑制措施
　　由于電磁干擾產(chǎn)生必須具備三要素：電磁干擾源、電磁干擾傳播途徑和敏感設(shè)備，所以對于抑制pwm變頻驅(qū)動電機系統(tǒng)的傳導干擾也必須從三要素入手，即降低干擾源的強度、切斷傳播途徑和提高敏感設(shè)備的抗擾度。
　　3.1 基于減小干擾源發(fā)射強度的emi抑制技術(shù)
　　從降低干擾源的強度來看，歸納起來有三種具有代表性的方法：改變電路拓撲、改進控制策略和優(yōu)化驅(qū)動電路。
　　（1）改變電路拓撲
　　改進電路拓撲的思路主要是通過對稱結(jié)構(gòu)來消除變換器輸出的共模電壓，并且由于開關(guān)器件上電壓變化率減半而使得裝置輸入側(cè)傳導干擾發(fā)射水平降低。以a.l.julian為首的學者根據(jù)“電路平衡”原理提出了一種用于消除三相功率變換器輸出共模電壓的三相四橋臂方案[9-11]，其實驗電路見圖3所示。該方法基本思想是采用一個外加“輔助相”使三相系統(tǒng)電路的對地電位對稱，并通過調(diào)整開關(guān)順序，使四橋臂輸出相電壓之和盡可能為零，實現(xiàn)共模電壓完全為零。與傳統(tǒng)三橋臂功率變換器相比，它的共模emi可以減小約50%。