电机变频驱动时的EMC问题

在系统中增加外置滤波器以抑制高频谐波信号。1.背景与挑战：

变频驱动系统中的电磁兼容性问题是一个复杂且棘手的问题。开发过程中最担心的是EMI（电磁干扰），包括传导和辐射干扰。调试过程中需要调整共模电感、X电容、Y电容等参数以满足限值要求。硬件问题复杂且难以模拟或仿真，导致难以深入探究根本原因。

▲ 三相交流电机的运行原理

2.变频驱动系统中的EMC问题：

变频系统通常采用PWM调制技术，虽然简化了逆变器结构并提高了效率，但其固定的脉冲特性导致逆变器输出中带有高频的共模干扰信号。所以共模不仅会产生强烈的电压干扰（EMI），还威胁电机系统的安全性和寿命。

▲ 电机功率电流环路分析图

3.共模电流产生的原因：

共模电流主要分为两部分：散热器与地之间的漏电流以及电机端产生的漏电流。

PWM开关动作时，电力电子器件与散热器之间的寄生电容会将高频谐波电压耦合到散热器表面，并通过传导或辐射形成EMI。

电机端的耦合电容（包括转子与定子、定子与机壳以及轴电容）也会因PWM开关动作而产生共模电压和漏电流。

▲ 寄生电流环路分析

功率器件开关动点寄生电流环路：功率开关器件的开关动点，是电场变化(dv/dt)，磁场变化(di/dt)的关键点，其对参考地平面分布电容同样是高频噪声耦合的最要路径；控制动点面积可以降低对参考地分布电客，降低共模电流。

动点经过电机与参考地之间分布电容，为高频噪声电流提供耦合路径

▲ 寄生电流环路分析（二）

4.解决方法：

方法一：降低母线电压

通过使用低压变频器（如24V、48V等）来减少共模电压的影响。

方法二：使用多电平变频器

在苛刻场合下采用多电平变频器（如三电平或五电平），以降低每次开关动作带来的电压阶跃量。

方法三：无零矢量PWM调制

通过软件修改实现无零矢量技术，在不影响输出占空比的情况下减小共模电压幅值。

方法四：增加开关管导通/关断时间

通过调整Gate驱动电阻值来增加开关管导通/关断时间（dt），从而减小
的变化率。

方法五：增加外置滤波器

审核编辑 黄宇