摘要：研究分析了無(wú)刷直流電機(jī)整流逆變系統(tǒng)的電磁干擾問(wèn)題；找到了電路的主要干擾源。
對(duì)系統(tǒng)的共模電磁干擾及差模電磁干擾分量進(jìn)行分析，提出了對(duì)輻射干擾以及傳導(dǎo)干擾的抑制方法，說(shuō)明進(jìn)行電機(jī)電磁兼容性設(shè)計(jì)對(duì)于提高電機(jī)性能具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)；逆變器；電磁兼容；電磁干擾
0 引 言
電磁兼容(EMc)是相對(duì)于電磁干擾(EMI)而言的。電磁兼容指的是設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。
電機(jī)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)(GB 755-2000旋轉(zhuǎn)電機(jī)、定額和性能)，對(duì)電機(jī)的輻射干擾和端子傳導(dǎo)干擾提出要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用所有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(不包括牽引電機(jī))。在國(guó)外，對(duì)電機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性研究已有了一定的發(fā)展。例如，J．cms等人研究了永磁無(wú)刷直流電機(jī)。分別不同運(yùn)行方式對(duì)EMI的影響。P．Ferri等人對(duì)他勵(lì)無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量研究。在我國(guó)，對(duì)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性研究還處于初期發(fā)展階段。
1變流器系統(tǒng)電磁兼容性分析對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)變流器的電磁兼容性分析，需要從元器件的選擇、屏蔽、濾波等方面綜合考慮。
1．1元器件
選擇功率變換模塊由6個(gè)大功率半導(dǎo)體器件組成變換器，每個(gè)大功率半導(dǎo)體器件都有各自的吸收電路，以確保功率變換器的可靠運(yùn)行�？紤]到電路中分布電感的存在和開(kāi)關(guān)尖峰電壓，又因?yàn)镸0s-FET的導(dǎo)通損耗與其導(dǎo)通電流的平方成正比，而IGBT導(dǎo)通損耗隨電流增大僅有極小幅的增加，因此功率管選用IGBT。吸收電路采用RcD鉗位式應(yīng)力吸收電路。該電路吸收損耗低，能夠有效消除直流母線寄生電感振蕩。
l_2 EMl分析和抑制電磁干擾
EMI有傳導(dǎo)EMI和輻射EMI兩種。
輻射EMI由于是輻射干擾源以電磁場(chǎng)的形式在空間傳播，路徑難以確定，機(jī)理無(wú)法完整地分析。
而傳導(dǎo)EMI是電磁干擾能量以電壓或電流的形式通過(guò)金屬導(dǎo)線或集總元件耦合至接受器，路徑好確定。分析傳導(dǎo)EMI有助于確定EMI源，理解EMI產(chǎn)生機(jī)理，有效減少傳導(dǎo)EMI和輻射EMI，所以研究重點(diǎn)是傳導(dǎo)EMI。
1)輻射EMI的抑制在功率晶體管和開(kāi)關(guān)二極管的導(dǎo)通與關(guān)斷過(guò)程 中會(huì)產(chǎn)生射頻能量，由于頻率較高，它以電磁能的形式直接向空間輻射。這些噪聲可以通過(guò)屏蔽來(lái)加以抑制。屏蔽可用來(lái)隔離空間輻射。對(duì)噪聲特別大的部件(如功率模塊)，用金屬盒罩起來(lái)，可減少噪聲源對(duì)系統(tǒng)的干擾。對(duì)容易受干擾的部分，可加設(shè)屏蔽金屬罩并接地，使干擾磁信號(hào)被短路接地。
2)傳導(dǎo)EMI的抑制傳導(dǎo)
EMI中的耦合電流有差模干擾分量和共模干擾分量，且路徑各不相同。耦合電流是EMI的一種干擾源，與容性耦合阻抗、激勵(lì)電壓、d∥山、直流環(huán)節(jié)電壓幅值及寄生阻抗有關(guān)，而與電機(jī)負(fù)載和運(yùn)行狀況無(wú)關(guān)。
(1)差模EMI干擾差模干擾電流特征是往返于相線與中線之間存在的噪聲電流。變流電路的差模電流路徑如圖l虛線所示。cd為相間的寄生電容。由于直流電容cg的阻抗不為零，部分電流從整流器、交流電源流過(guò)。
(2)共模EMI干擾共模干擾電流特征是相線與地線間和中線與地線間存在的噪聲電流。變流電路的共模電流路徑如圖2虛線所示。cc為相地間的寄生電容。部分電流經(jīng)整流器的寄生電容和直流電容cg流過(guò)。
(3)差模、共模EMI的抑制使用共模濾波器(如Lc濾波器)和差模濾波器(如差模L形濾波器)可以對(duì)共模干擾和差模干擾進(jìn)行抑制。這里介紹一種共模差模組合濾波器，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)證明，使用共模差模組合濾波器可以有效減小電路中共模、差模干擾。電感器L1、L2有效地抑制差模干擾，而回波電流則通過(guò)電容器Cx流通。共模干擾分量由電容Cy及電感La與lB旁路。電容器cX及cY的數(shù)值應(yīng)根據(jù)電源機(jī)構(gòu)規(guī)定的****容許泄漏電流限制來(lái)確定。斷開(kāi)地線并將濾波器次級(jí)短路就可測(cè)出泄漏電流。
使用共模扼流圈也可以對(duì)相線或中線對(duì)地所產(chǎn)生的共模干擾具有電感抑制作用。采用差模扼流圈與cx電容組成l、t、兀等濾波電路也可以提高差模噪聲的抑制性能。根據(jù)實(shí)際的電路選擇合適的抑制共模、差模的濾波器對(duì)于電路性能的提高有很大的作用。
2結(jié)論
在對(duì)系統(tǒng)的共模及差模電磁干擾分量進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)輻射干擾的抑制主要采用屏蔽技術(shù)、傳導(dǎo)干擾通過(guò)濾波來(lái)抑制。另外，要想使系統(tǒng)具有更好的電磁兼容性，還要從隔離、印刷電路板的布線、接地等多方面來(lái)考慮。大多數(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中只評(píng)估電機(jī)在工頻和低頻下的電感。高頻干擾(如電弧放電、流經(jīng)電機(jī)軸的雜散電流等)及其對(duì)電機(jī)輻射的影響是一個(gè)較新的內(nèi)容，需要進(jìn)一步研究。
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