一种pwm电机驱动器的电磁兼容分析与设计

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1、硕士学位论文一种PWM电机驱动器的电磁兼容分析与设计ELECTROMAGNETICCOMPATIBILITYANALYSISANDDESIGNOFPWMMOTORDRIVER赵春阳哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TM921学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文一种PWM电机驱动器的电磁兼容分析与设计硕士研究生：赵春阳导师：张千帆教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921U.D.C:621.3Disser

2、tationfortheMasterDegreeinEngineeringELECTROMAGNETICCOMPATIBILITYANALYSISANDDESIGNOFPWMMOTORDRIVERCandidate：ZHAOChunyangSupervisor：Prof.ZHANGQianfanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：Dept.ofElectricalEngineeringDateofDefence：Ju

3、ne,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电机驱动器中广泛存在着的电磁干扰问题，会降低电机驱动器的稳定性和可靠性，影响相关设备正常工作甚至带来安全隐患。本文从传导干扰和辐射干扰两个方面研究了中点钳位型三电平电机驱动器的电磁干扰问题，提出了相应的电磁兼容解决方案，最后完成了电机驱动器的设计并进行了实验测试。逆变器中产生的PWM波形除了有用的基波外，还含有丰富的高次谐波。这些高次谐波主要来源于控制电路的高频时钟波形、主回路中的功率器件以及驱

4、动器各部分电路中的非线性元件和杂散电感、电容。依据《GJB151B2013军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》中CE101和CE102测试项目进行仿真分析。从干扰源和传播途径的角度，分析了电机控制方式、直流侧电容容值、电路寄生参数和功率开关器件的死区时间设置等因素对传导干扰电磁兼容性能的影响，分析其产生电磁干扰的特点，以及如何进行改善。此外，本文还从干扰源、传播途径和敏感设备三个方面考虑电机驱动器的辐射干扰问题。首先分析电磁辐射干扰的来源，确定IGBT和直流母排作为辐射干扰源，建立合适的仿真模型。然后为了抑制电磁辐射干扰，在传播途径上采取电磁屏蔽

5、的方法，用ANSYS软件对机壳的屏蔽效果进行了仿真分析，并与《GJB151B2013》中RE101和RE102所规定的限值相比较。最后对电机驱动其中的敏感设备，PCB控制电路进行板级电磁兼容分析，研究了PCB的层间谐振、PCB引线的近场、远场辐射和敏感回路的感应电压的特点。最后在传导与辐射电磁兼容预测分析的基础上，完成了PWM电机驱动器的硬件设计。特别对电机驱动器控制板上的信号调理、IGBT驱动、主电路及其连接线等易产生电磁干扰或是容易受到电磁干扰的敏感位置进行了电磁兼容设计，最终通过实验进行测试。关键词：三电平；传导干扰；辐射干扰；PCB电磁兼容-I-

6、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInmotordrivingsystems,therearealotofelectromagneticinterference(EMI)problems,whichwillinfluencethestabilityandreliabilityorevenbringpotentialrisktorelatingequipment.Inthispaper,bothconductionEMIandradiationEMIareanalyzedinneutralpointclampedthree-level(NPC3

7、-Level)motordrivingsystem,andthencorrespondingsolutionsareputforward.Atlast,experimentsandEMCtestsareconductedontheplatformdesignedaccordingtotheEMI/EMCanalysis.Exceptforthefundamentalwave,thereareinfluenthighfrequencyharmonicderivedfromhighfrequencyclocksignalincontrolcircuit,po

8、wersemiconductorsinmaincircuit,andtheper