PWM變頻驅動系統差模干擾分布研究

為了驗證直流儲能電容對差模干擾的抑制作用和效果，根據系統工況，制作了分壓網絡(R=1 kΩ，C=2 nF)，并結合單相干擾分離網絡，對直流電容兩側的差模干擾進行了測試，實驗布置如圖4所示，其中1，2為直流電容前端接線點，3，4為后端接線點。

圖5示出實驗測試結果。

其中iDM5，iDM6分別為逆變橋輸入端和整流橋輸出端的差模電流。可知，在1～4 MHz頻段上，直流電容前端的差模干擾明顯比后端小，f=3 MHz處，iDM5為63．5 dBμA，iDM6為52．4 dBμA，兩者差值達到了-11．1 dBμA。這說明直流電容對差模干擾確實有一定的抑制作用。根據以上實驗結果，在PWM系統中的差模干擾分布可總結如下：①電網側差模干擾：低頻段由整流橋主導，中間頻段由整流橋和逆變橋共同主導，高頻段由逆變橋主導；②負載側差模干擾主要由逆變橋產生。

4 模型研究

通過上述實驗現象對比，得出了差模干擾分布的結論。下面根據實驗，對差模干擾分布主要影響因素進行了簡要研究。圖6為系統差模干擾基本模型，其中u1，u2為整流橋和逆變橋的差模干擾源；Z1為電網側差模阻抗，包含輸入線上的高頻電感和電阻以及LISN差模阻抗；Z2為負載側的差模等效阻抗，包含輸出線上的高頻電感和電阻，以及電機繞組的差模等效阻抗；Cd為整流橋和逆變橋中間的直流儲能電解電容。

在EMI分析中，可只考慮其干擾最大的情況，故此處分析不考慮相位信息。由電路原理可得：

式中：iZ1，iZ2為流過電網、負載側的差模電流；ZCd為Cd阻抗。

由系統各項參數和式(1)可得系統差模干擾及其分布情況。但在實際系統中，ZCd已經很小了，很難改變。故只有從Z1，Z2入手，來抑制差模干擾。目前對差模干擾的抑制，一般是加差模電容或差模電感。下面對比分析在電網側、負載側加差模電感和差模電容的效果。

假設加在LISN側串聯電感使得Z1增大為Z1+20 dB，并聯電容使得Z1減小為Z1-20 dB。圖7為改變Z1后，對整流橋和逆變橋在電網側差模干擾的影響(Z1不變時電網側差模干擾為0dB)。