PWM变频驱动系统差模干扰分布研究

为了验证直流储能电容对差模干扰的抑制作用和效果，根据系统工况，制作了分压网络(R=1 kΩ，C=2 nF)，并结合单相干扰分离网络，对直流电容两侧的差模干扰进行了测试，实验布置如图4所示，其中1，2为直流电容前端接线点，3，4为后端接线点。

图5示出实验测试结果。

其中iDM5，iDM6分别为逆变桥输入端和整流桥输出端的差模电流。可知，在1～4 MHz频段上，直流电容前端的差模干扰明显比后端小，f=3 MHz处，iDM5为63．5 dBμA，iDM6为52．4 dBμA，两者差值达到了-11．1 dBμA。这说明直流电容对差模干扰确实有一定的抑制作用。根据以上实验结果，在PWM系统中的差模干扰分布可总结如下：①电网侧差模干扰：低频段由整流桥主导，中间频段由整流桥和逆变桥共同主导，高频段由逆变桥主导；②负载侧差模干扰主要由逆变桥产生。

4 模型研究

通过上述实验现象对比，得出了差模干扰分布的结论。下面根据实验，对差模干扰分布主要影响因素进行了简要研究。图6为系统差模干扰基本模型，其中u1，u2为整流桥和逆变桥的差模干扰源；Z1为电网侧差模阻抗，包含输入线上的高频电感和电阻以及LISN差模阻抗；Z2为负载侧的差模等效阻抗，包含输出线上的高频电感和电阻，以及电机绕组的差模等效阻抗；Cd为整流桥和逆变桥中间的直流储能电解电容。

在EMI分析中，可只考虑其干扰最大的情况，故此处分析不考虑相位信息。由电路原理可得：

式中：iZ1，iZ2为流过电网、负载侧的差模电流；ZCd为Cd阻抗。

由系统各项参数和式(1)可得系统差模干扰及其分布情况。但在实际系统中，ZCd已经很小了，很难改变。故只有从Z1，Z2入手，来抑制差模干扰。目前对差模干扰的抑制，一般是加差模电容或差模电感。下面对比分析在电网侧、负载侧加差模电感和差模电容的效果。

假设加在LISN侧串联电感使得Z1增大为Z1+20 dB，并联电容使得Z1减小为Z1-20 dB。图7为改变Z1后，对整流桥和逆变桥在电网侧差模干扰的影响(Z1不变时电网侧差模干扰为0dB)。