基于IGBT有源门极控制的EMI抑制方法研究

随着大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)广泛应用于电力电子装置,其产生的电磁干扰(EMI)问题成为研究热点。IGBT有源门极控制(ACC),该控制方法在关断瞬间获得不同的反馈增益,进而抑制关断电压尖峰。在此分析电路的工作原理、系统稳定性及门极电压波形,利用Saber仿真软件建立IGBT串联电路模型,在传导干扰测试频率范围内,考虑寄生参数的情况下,仿真了IGBT在传统门极控制和AGC下的共模/差模(CM/DM)干扰。搭建实验平台,通过测试得到AGC下对系统产生的EMI抑制效果更好,对电力电子装置传导EMI的抑制分析具有重要意义。     

一种PMSM驱动系统有源共模滤波器

随着功率器件开关频率的提高，永磁同步电机(PMSM)驱动系统会产生高dv/dt的共模电压，导致严重的传导和辐射干扰，极大恶化了PMSM驱动系统的电磁兼容。为此，首先分析了采用电压源逆变器的PMSM驱动系统共模干扰产生原因以及传导路径。其次，提出了一种将无源LC滤波器与有源补偿电路结合的有源共模滤波器(active common-mode filter, ACF)。该滤波器不仅能有效抑制功率器件导致的高频共模干扰，而且拥有更好的相位裕度。最后，仿真验证了所提ACF的有效性。     

PWM电机驱动系统中共模电压和轴电压的抑制

为了抑制PWM驱动电机系统中的高频共模电压和轴电压.提出一种无源滤波器拓扑结构.通过对传导干扰传播途径的分析,设计滤波器拓扑结构及其参数.该滤波器包括了一个共模滤波器和一个差模滤波器,连接在PWM逆变器的输出侧及整流器的输入侧,共模滤波器分别消除逆变器输出侧与电机之间的共模电压及整流器交流侧的共模电压,差模滤波器消除三相线和线之间的高频差模电压及衰减电机终端出现的过电压.实验结果表明本文提出的方法有效地抑制了共模电压和轴电压,并且使系统的传导干扰发射在整个频段内均不超标,验证了所提出无源滤波器拓扑结构的正确性及参数选择的有效性.     

微特电机控制器的电磁兼容改善设计

微特电机广泛应用在日常生活设备和工业驱动系统中,各国对电子设备提出了相应的电磁兼容标准。针对一款出口欧洲的微特电机系统,其传导干扰、辐射干扰均超过欧洲EN55032标准,在安装尺寸固定条件下,根据电机的控制原理和结构,对其进行了传导干扰、辐射干扰改善设计。从理论上分析控制器的电磁干扰和耦合途径,通过傅里叶变换分类出共模电流和差模电流的成分,采用调整驱动电阻和开关频率、增加RC吸收电路来削弱干扰源,通过接地滤波来抑制传播途径2种方法来降低电磁干扰。试验结果显示,加滤波电路可以降低传导干扰,加RC吸收电路可以降低辐射干扰。     

交流驱动系统共模电压的无源/有源抑制技术

在交流驱动系统中,由于脉冲输出不对称性,系统中存在高频共模电压及较大的du/dt,这会给系统带来轴电压、轴承电流和电磁干扰(EMI)等负面效应。对此,提出了新的交流驱动电机系统传导电磁干扰的无源/有源滤波抑制方法。根据EMI耦合路径的不同和电磁干扰源的分布,将该无源、有源滤波拓扑结构分为两部分,其中有源滤波器部分主要利用有源共模噪声消除器,连接在交流驱动系统的输出端,而无源滤波器则连接在整流器输入侧和交流电机的非接地中性点之间。最后,通过实验验证了该方法的有效性。     

一种基于转移函数的电机驱动系统共模EMI滤波器设计方法

为抑制电机驱动系统传导干扰发射,提出一种基于转移函数的共模EMI滤波器设计方法。采用该方法针对一个电机驱动系统设计了逆变器直流侧和交流侧共模电磁干扰滤波器。实验结果表明,该方法能够在保证交流侧共模干扰强度不增加的同时,有效抑制直流侧共模干扰。     

开关磁阻起动/发电系统功率变换器传导EMI建模研究

在分析开关磁阻起动/发电系统功率变换器产生的传导电磁干扰(EMI)传播通道(包括共模和差模)的基础上,采用等效电路模型的方法建立了功率变换器的传导EMI时域模型,并用Ansoft-Simplorer软件以及傅里叶级数分解的方法分析计算了功率变换器产生的EMI频谱,研究结果表明在低频段(小于100 kHz),功率变换器的差模干扰占据主导地位,在高频段,共模干扰占据主导地位。将仿真结果与实测的干扰电压波形和EMI频谱结果进行了比较,验证了所建模型和所用方法的正确性。     

PWM逆变器共模传导电磁干扰的预测

在PWM逆变器系统中，IGBT的高速开关动作会产生很高的dv／dt、di/dt，导致严重的电磁干扰。对PWM逆变器共模传导电磁干扰的机理进行研究，得出了共模传导干扰源和传播途径。通过与buck变换器进行对比，提出了一种用于研究PWM逆变器共模传导干扰的等效电路，利用实验测得等效电路中无源器件的参数及对等效电路的电压源进行傅立叶变换，在10KHz-30MHz频段进行了频域分析，计算的共模传导干扰频谱与实验结果进行对比基本一致，证明文中提出的共模传导干扰等效电路模型及其分析的正确性。     

无刷直流电机变流器EMC分析与研究

研究分析了无刷直流电机整流逆变系统的电磁干扰问题;找到了电路的主要干扰源.对系统的共模电磁干扰及差模电磁干扰分量进行分析,提出了对辐射干扰以及传导干扰的抑制破方法,说明进行电机电磁兼容性设计对于提高电机性能具有重要的意义.     

电动汽车用IGBT及逆变器的电磁兼容性分析

为了抑制电动汽车中的电磁干扰,提高整车的稳定性和安全性,建立了包含杂散参数的绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)和三相电压型脉宽调制(PWM)逆变器的等效电路模型,计算得到了IGBT对周边设备的干扰传播增益;并通过仿真和实车实验分析了电动汽车用逆变器差模电压和共模电流干扰的时域、频域特征以及IGBT开关过程、PWM控制策略和干扰传播路径阻抗对干扰特性的影响。得出如下结论:逆变器的差模干扰主要是由IGBT开关过程和PWM控制策略所决定;逆变器的共模干扰本质上是由三相PWM脉冲之和不为0所引起,并且更多的受干扰传播路径阻抗特性的影响。上述模型和结论为整车电磁兼容性分析和干扰抑制打下了良好的基础。     

基于IGBT的Buck电路共模EMI特性研究

针对IGBT的高du/dt给电力电子装置带来的严重共模电磁干扰(common-mode electromagnetic interfer-ence,CM EMI)问题,深入分析了Buck电路的CM EMI,首先提出了Buck电路的共模电流等效电路,分析了噪声源频谱及其与输入电压、开关频率、开关速度等运行参量间的关系。为弥补理论分析的不足,以实验手段研究了采用IGBT的Buck电路的输入电压、开关频率、负载电流、占空比、驱动电阻等参量对共模EMI的影响。研究表明:共模EMI与占空比无关而与输入电压和开关频率成正比关系。驱动电阻和负载电流均影响开关速度,因而对共模EMI也有影响,其中负载电流的影响与开关器件的开关特性有很大关系。     

基于ZVS设计的开关电源传导干扰抑制效能研究

随着开关电源工作频率的不断提高,所产生的电磁干扰(EMI)对其自身及附近电子设备的正常工作造成了严重影响,由此产生的尖峰电压甚至可以击穿开关管.此处以移相全桥倍流整流变换器为研究对象,在研究传导干扰产生机理和流通路径基础上设计了全桥开关管零电压开关(ZVS)缓冲电路,并建立了传导干扰测试模型,比较了ZVS和硬开关(HS)条件下传导干扰影响,并详细分析了 ZVS在特定频段内对共模和差模干扰的抑制效果.仿真实验结果表明,ZVS对共模干扰抑制平均衰减10 dBμV,对差模干扰的抑制效果更明显,总体改善了变换器传导干扰的影响.最后搭建了电源实验平台,通过实验验证了设计方法的可行性.     

PWM变频驱动系统共模干扰研究

为较好地抑制PWM变频驱动系统电磁干扰,必须准确掌握系统电磁干扰性质、分布规律及主要影响因数。因此,先利用传导干扰分离网络对PWM变频驱动系统的共模干扰进行测试,通过对比分析不同工况下的测试结果,得出了共模干扰在电网侧与负载侧的分布规律。对共模干扰模型进行分析、改进,最后通过理论分析计算,得出了系统共模干扰的抑制措施,为EMI设计提供了一定的理论指导。     

低共模干扰的永磁同步电机驱动系统模型预测控制

为了解决永磁同步电机驱动系统中传导共模干扰问题,本文提出一种降低系统共模电压的主动抑制方案。在传统的模型预测控制方法基础上提出一种新型改进方法,该方法避免使用零矢量,并且从系统延时和开关频率方面做了相应的优化措施。针对系统延时引起的控制性能下降现象,采用了延时补偿策略以改善传统模型预测控制的预测精度。设计了优化的矢量选择方法,仅允许特定的电压矢量参与代价函数的计算与比较,可以降低控制器的运算负担,同时也避免了因任意开关状态之间的切换造成的开关频率增加。时域及频域的仿真结果表明,该方法能有效降低永磁同步电机系统中三相逆变器输出侧的共模电压,实现开关频率和定子电流纹波的减小。     

一种基于di_C/dt反馈控制的大功率IGBT驱动保护方法

针对大功率IGBT提出一种新型的有源门极驱动保护方法。在IGBT正常开通与关断过程中,利用di_c/dt反馈控制,设计软开通及软关断电路,有效缩短IGBT的开通与关断时间,提高IGBT的开关频率,减小器件功率损耗;在IGBT发生短路时,结合di_c/dt反馈技术,设计改进型有源钳位保护电路,实现IGBT软关断,防止关断时产生较大的过冲电压损坏IGBT,同时有效减小门极触发电阻R_g上的损耗。利用Saber软件进行电路仿真,并基于大功率IGBT模块YMIF1200-33实验平台,验证方案的可行性,结果表明,相对于传统控制方案,正常开关情况下,开通时间缩短了26.5%,关断时间缩短了52.6%;短路情况下,相对于传统有源钳位方法,改进方案在有效钳住V_(CE)电压的同时,关断期间门极电阻上的电流减小到原来的35.4%,并能在短路发生的第一时间迅速可靠地关断IGBT。     

整流—逆变系统共模电磁干扰分析

在整流—逆变系统中,功率开关器件的高频动作会产生巨大的dv/dt,di/dt,形成严重的电磁干扰(EMI)。为了预测进而抑制系统的共模传导电磁干扰,需要研究其建模和分析方法。通过与单相逆变器共模干扰模型进行对比、分析共模电磁干扰源和传播途径,构建了用于研究整流—逆变系统共模电磁干扰的等效电路。在10 k Hz~30 MHz频段,对整流器、逆变器以及系统的共模干扰进行了仿真和测试,预测结果与实测结果对比基本一致,证明了提出的共模电磁干扰等效电路模型及其分析方法的正确性。     

整流—逆变系统共模电磁干扰分析北大核心

在整流—逆变系统中,功率开关器件的高频动作会产生巨大的dv/dt,di/dt,形成严重的电磁干扰(EMI)。为了预测进而抑制系统的共模传导电磁干扰,需要研究其建模和分析方法。通过与单相逆变器共模干扰模型进行对比、分析共模电磁干扰源和传播途径,构建了用于研究整流—逆变系统共模电磁干扰的等效电路。在10 k Hz^30 MHz频段,对整流器、逆变器以及系统的共模干扰进行了仿真和测试,预测结果与实测结果对比基本一致,证明了提出的共模电磁干扰等效电路模型及其分析方法的正确性。     

基于载波移相技术的强耦合双支路电机共模电压抑制研究

在大功率永磁同步电机应用场合，由电机传导出来的高频振动噪音的舒适度逐渐变成一个重要的因素。采用载波移相技术两并联逆变器驱动的强耦合双支路电机因特殊的绕组结构能够有效地消除奇数倍载波频率附近的高频振动噪音而逐渐得到广泛应用。除了对电机高频噪音的抑制外，系统运行过程中也应考虑对传导的电磁干扰进行抑制。对于一般结构的电机，载波移相技术能够有效地抑制电机共模电压的幅值。但对于具有特殊绕组结构的强耦合双支路电机，采用载波移相技术对其共模电压是否存在抑制能力还没有被分析和验证。这篇文章的目的是通过理论分析与实验验证确定对强耦合双支路电机采用载波移相技术能够有效地抑制电机的共模电压，抑制系统传导的电磁干扰。     

PWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究

PWM逆变器在应用中会产生共模电压.共模电压在IGBT的高速开关期间产生高频充放电电流.这个电流通过电机内部的寄生电容产生流入地线的漏电流.漏电流过大将对电源产生电磁干扰;感应的轴电压过高还会使电机轴承过早毁坏,从而影响系统运行的可靠性.为研究共模电压的危害及方便分析相应的抑制策略的效果,建立了高频感应电机的共模模型,仿真和实验结果证明了模型的正确性和实用性.     

基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模

逆变器中功率器件的高速开关动作会引起严重的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题,通常使用EMI滤波器抑制电磁干扰。由于噪声源阻抗和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有较大影响,为了准确提取逆变器的噪声源阻抗和负载阻抗,文中研究基于高通滤波测试的逆变器端口共模干扰建模方法。发展基于时域波形分析的高通滤波电路设计方法,有效获取高频段电磁噪声频谱的幅值信息和相位信息。建立逆变器输入侧的端口共模干扰等效模型,并提出一种共模源阻抗的求解方法,计算过程中不对噪声源的相位进行约束。通过测试端口共模电压和共模电流,采用优化算法提取逆变器输入侧的共模源阻抗和共模负载阻抗。最后通过实验验证所建立的逆变器端口共模干扰模型。