变频器散热模块（变频器散热器材质）

摘要： 逆变器驱动中的EMC 设计IGBT-MOS 与散热器之间的共模环路干扰路径电机端与PE 产生共模环路路径在逆变器系统的EMC 共模干扰路径之上，存在两个等效的共模干扰环路往往是最容易被忽视的问题，但同频变频器干扰是主要.

逆变器驱动中的EMC设计

IGBT-MOS与散热器之间的共模环路干扰路径

电机端与PE产生共模环路路径

变频器系统的EMC共模干扰路径

上面，两个等效共模干扰环路往往是最容易被忽视的问题，但却是同一台变频器的两个主要干扰源。大家一定有深刻的认识吧！

EMC（电磁兼容性）是指设备或系统在其电磁环境中按要求运行而不对其环境中的任何设备造成无法忍受的电磁干扰的能力。它包括两部分：EMI和EMS。 EMI（Electro-Magnetic Interference）是电子电气产品工作时对周围外部环境产生的电磁干扰。 EMI包括空间辐射无线干扰和传导有线干扰。 EMS（Electro-Magnetic Susceptibility）是指电子电气产品在一定的电磁环境下工作时对电磁干扰的敏感度。综上所述，EMI是为了让产品在较少的外部干扰下工作，EMS是为了让产品在较少的外部干扰下工作。

说起电机变频驱动器中的EMC问题，很多人都会认为这是一个“难题”。有太多细节需要注意。如果不注意的话，调试起来会相当麻烦。产品开发出来后，首先要担心的是EMI传导和辐射干扰。实际设备测试时，低于极限值。幸运的是；如果超过限制，则调整共模电感。然后看开关电源，调整X电容。Y电容等；向左调整，向右调整，最后“尝试”一组符合要求的参数，顺利通过就可以了，不用仔细追究原因。至于为什么我们不想详细研究，那是因为我们想也搞不明白。硬件的问题实际上比软件的问题更复杂，因为它无法模拟、仿真或计算。它就像一个黑匣子。市场上能从理论层面提出产品设计阶段EMC问题的预防的人还很少。大多数人还是事后思考，产品发布后进行整改。

为什么变频器会出现EMC 问题？

产生的共模电流主要可以分为两部分：

(1) 散热器与地之间感应的漏电流

(2)电机端产生的漏电流

目前的变频系统大多采用脉宽调制（PWM）技术，可以简化逆变器结构，提高调速系统的动态响应性能，减少电机的谐波损耗，提高电能的利用效率。然而，固定的脉冲特性导致逆变器输出高dv/dt且不平衡的瞬时电压，从而产生较大的共模电压，从而产生共模电流，并在逆变器上耦合出较高的轴电压和轴电流。发动机。不仅威胁电机系统本身的安全性和可行性并缩短其使用寿命，而且会产生强电压干扰（EMI），危及周围设备的可靠运行。原因总结如上图所示。

当PWM无开关动作时，系统处于电平衡状态，散热器良好接地。那么散热器与地之间感应的漏电流为ih=0，电机端产生的漏电流in=0，如下图所示。展示：

逆变器骚扰来源

1. 当PWM 开关发生时，分析散热器和地之间感应的漏电流。

电力电子器件与散热器之间存在类似于平行板电容器的寄生电容，如下图所示。虽然这个寄生电容很小，但是对于电力电子设备工作时产生的几百MHz甚至GHz的谐波电压和电流来说，这个寄生电容的阻抗比较小，谐波电流可以顺利通过，所以既它们之间的电容在高频时不能忽略。也就是说，电力电子器件与散热器之间的寄生电容可以将高频谐波电压和电流耦合到金属散热器表面，最终通过传导或辐射形成EMI。

EMC散热器共模干扰环路

开关器件与散热器之间的寄生电容示意图

2、分析电机端与PE地之间的共模干扰环路路径。

电机的耦合电容器由三部分组成：

转子与定子之间、转子与机壳之间也存在寄生电容。

定子与机壳间电容

轴电容

如果这种共模干扰的漏电流太大，漏电流可能会对轴承造成电气损坏。

那么，问题又来了，如何避免上述的EMI问题呢？ PWM电压调制方法很容易实现电机控制中令人垂涎的调压和变频功能，但高频高压共模干扰信号与PWM逆变器不兼容。要避免的缺陷，EMI问题很严重，怎么解决，或者说怎么最大程度的抑制呢？

方法一：降低母线电压

从上面的分析可以看出，共模电压的大小与母线电压关系很大，所以在某些场合，可以尽量采用低压逆变器，如24V、48V、75V、 ETC。

方法二：使用多电平逆变器

在一些要求非常高的情况下，可以考虑使用多电平逆变器，例如三电平逆变器和五电平逆变器，以减少每次开关动作引起的电压阶跃。更多信息请参考三电平等多电平逆变器名称的含义是什么？ - EMC.wiki 致力于电磁兼容技术！

方法三：零矢量PWM调制

前两项重大措施需要太多改变，破坏性很大。这里的零自由向量技术实现起来比较容易，只需进行软件修改即可实现。零矢量时共模电压幅值达到Vdc/2，非零矢量时共模电压幅值仅为Vdc/6。显然，这种方法是有效的，但它也有缺陷，会导致差模电压变大。显着的后果是电流的PWM 谐波将会增加。无线电波变得更响亮。

最初，SVPWM 调制会插入适当的零向量(111) 和(000)。现在不使用零向量，而是使用一组互补向量来代替零向量。这并不影响最终的输出占空比；下图中以输出（110）向量为例，上图是使用零向量的结果，下图是使用一组互补的（010）和（110）来代替零向量：

方法四：增加开关机时间

改变Gate驱动电阻值，增加开关时间；即增加dt时间，最终可以降低dv/dt

方法5：添加外部过滤器

添加外部过滤器

方法六：增加共模环路阻抗

在本文开头，我们提到了散热器与电机本体之间的GND上的共模干扰环路。我们可以重点关注这方面。具体操作方法可以联系曾工。

总之，电机变频驱动器带来的EMC问题是包罗万象的，不是一篇文章就能解释清楚的。本文应被视为一个起点，并应作为参考。

审稿编辑：唐子红