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一、引 言?

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展和人民生活水平的提高，消費(fèi)水平的不斷升級，對電子產(chǎn)品的電磁兼容 EMC要求越來越高。這就要求技術(shù)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，既要考慮產(chǎn)品的基本功能，也要兼顧電磁兼容水平，尤其是電磁干擾發(fā)射量。否則在產(chǎn)品開發(fā)后期進(jìn)行整改，耗費(fèi)人力物力，而且改善效果也不明顯。無刷直流電機(jī)作為許多產(chǎn)品的重要組成部分，例如掃地機(jī)，吸塵器，電子門鎖，汽車上的雨刮、空調(diào)壓縮機(jī)以及其他各種電動類產(chǎn)品等，電機(jī)電磁輻射問題也關(guān)乎產(chǎn)品的電磁輻射能否達(dá)標(biāo)，本文將主要圍繞直流無刷電機(jī)的噪聲來源進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的解決對策，最后進(jìn)行實(shí)際案例分享。

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二、無刷直流電機(jī)PWM調(diào)制原理

無刷直流電機(jī)PWM脈寬調(diào)制調(diào)速是通過斬波器將直流電源斬成PWM波，從而改變加在電樞兩端的電壓平均值，以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。例如采用HPWM-LON調(diào)制模式，即兩相導(dǎo)通星型三相六狀態(tài)工作方式下對應(yīng)導(dǎo)通的上橋臂功率開關(guān)管Q1、Q3、Q5，開關(guān)管受PWM信號調(diào)制,下橋臂功率開關(guān)Q4、Q5、Q2恒導(dǎo)通。

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三、EMI的產(chǎn)生

EMI 兩種形式: 傳導(dǎo)和輻射。輻射EMI可采用金屬盒屏蔽，傳導(dǎo) EMI 則采用濾波器阻止。由于傳導(dǎo)EMI和輻射EMI源于同一能量源，能量必須有地方消耗掉，阻斷傳導(dǎo)EMI通常導(dǎo)致輻射EMI增加，因此，有效的EMI抑制技術(shù)依賴于EMI機(jī)理的徹底理解，以使在源上減小EMI，而不是僅僅在產(chǎn)生后去阻斷。輻射EMI路徑難以確定，輻射EMI的機(jī)理也就無法完整地分析。相反，傳導(dǎo)EMI路徑很好確定，分析傳導(dǎo)EMI有助于確定EMI源、理解EMI產(chǎn)生的機(jī)理，減少這個源頭，可有效地減少了傳導(dǎo)EMI和輻射EMI。所以，重點(diǎn)是傳導(dǎo)EMI。

傳導(dǎo)EMI中的耦合電流是寄生電容中電流之和，由大的du/dt、大的方波電壓幅值引起，耦合電流有差模分量、共模分量，差模、共模路徑各不相同。

（1）差模 EMI

電機(jī)控制器釆用PWM調(diào)制，雖然產(chǎn)生了較好的正弦波，但也在輸出端疊加了髙次諧波，這些髙次諧波在輸出端產(chǎn)生差模干擾。其產(chǎn)生差模干擾的主要原因是功率管的通斷使逆變橋輸入電流是一個脈動電流信號，從差模電流傳播途徑來看，主要在輸入測直流母線正負(fù)極以及交流線纜上傳播。

（2）共模 EMI?

當(dāng) IGBT管導(dǎo)通與關(guān)斷的瞬間，會產(chǎn)生很高的du/dt，通過回路中開關(guān)器件、金屬引線散熱片、外殼等對地的寄生電容進(jìn)行不斷地充放電，產(chǎn)生共模電流。

共模電流路徑由一條直流母線, 相地間的寄生電容Cc，大地，交流電源，整流器構(gòu)成，一部分電流經(jīng)整流器的寄生電容，直流電容流過。不同設(shè)備的共模電流共享大地路徑，所以共模EMI水平高，更難抑制。

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四、整改措施

EMI抑制就是阻斷傳導(dǎo)EMI流通的路徑，或使之在內(nèi)部循環(huán)。應(yīng)根據(jù)不同的干擾源采取相應(yīng)的抑制措施。一般原則是：先提供局部通路，后增加高頻阻抗。

常見濾波電路：

方案一：共模電感+電感+電容

共模電感可以針對共模噪聲有效濾波，電容針對差模噪聲，跟直流電機(jī)最近的電感L1和L2能有效抑制電機(jī)換向時產(chǎn)生的電壓尖峰；

方案二：BDL+磁珠

BDL：BDL器件是一個多功能集成器件，具有良好的EMI濾波效果。

特點(diǎn)：器件體積平均減少73%，滿足超薄設(shè)計(jì)需求，優(yōu)化PCB面積：＞70%。直接取代共模電感和2-3個濾波電容的傳統(tǒng)LC濾波電路。

可以同時濾除共模噪聲和差模噪聲，由于BDL的特點(diǎn)，濾波性能優(yōu)于電容以及共模電感，濾波頻段可以達(dá)到GHz，且具有較高的耐壓值。PE一般為電機(jī)金屬外殼，濾波小板上除了電機(jī)引線外，需要有額外的地并與金屬外殼連接，而且這兩者的導(dǎo)通性的優(yōu)劣對濾波效果有較大影響。

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五、實(shí)例

客戶整改一款用于吸塵器的電機(jī)，應(yīng)用的方案是：BDL+磁珠+電容，加電容的主要目的是為了讓數(shù)據(jù)整體的余量更多。

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整改前數(shù)據(jù)

垂直方向：

水平方向：

整改后數(shù)據(jù)

垂直方向：

水平方向：

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六、總結(jié)

電磁兼容是電機(jī)傳動中不可忽視的問題，隨著電力電子裝置在傳動系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，這一問題尤為突出，需對其機(jī)理進(jìn)行深入的研究，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)過程中采取切實(shí)可行的技術(shù)措施，這樣，才能逐步消除電磁干擾的影響，具有較高的可靠性。

編輯：黃飛

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