0.引言

隨著工控行業(yè)一體化，集成化的快速發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)EMC帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，特別是系統(tǒng)中作為驅(qū)動(dòng)核心的驅(qū)動(dòng)器，作為強(qiáng)干擾源會(huì)干擾和自擾系統(tǒng)中的敏感設(shè)備。為適應(yīng)不同的行業(yè)與場(chǎng)景應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)器需要多等級(jí)的EMI設(shè)計(jì)，來(lái)靈活應(yīng)對(duì)不同的需求，本文以IEC 61800-3中EMI限值要求為基準(zhǔn)，針對(duì)三相交流輸入驅(qū)動(dòng)器給出了多等級(jí)的濾波設(shè)計(jì)方案。

1.EMI等級(jí)類簡(jiǎn)述

(資料圖片)

1.1 等級(jí)簡(jiǎn)述

C1等級(jí): 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用在民用或商業(yè)環(huán)境場(chǎng)合（額定電壓＜1000V）。

C2等級(jí)：驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用在工業(yè)、民用或商業(yè)環(huán)境場(chǎng)合，特別是民用或商用環(huán)境，需要由專業(yè)的人員進(jìn)行安裝和調(diào)試（額定電壓＜1000V）。

C3等級(jí)：驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用在工業(yè)區(qū)域或技術(shù)區(qū)域環(huán)境中（額定電壓＜1000V）。

C4等級(jí): 額定電壓＞1000V或額定電流＞400A，或者預(yù)期應(yīng)用在工業(yè)區(qū)域或技術(shù)區(qū)域環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器。

1.2 限值

（1）C1和C2限值如下表：

表1 C1和C2傳導(dǎo)發(fā)射限值

表2 C1和C2輻射發(fā)射限值

（2）C3限值：

表3 C3傳導(dǎo)發(fā)射限值

表4 C3輻射發(fā)射限值

C4：無(wú)具體限值，需客戶和制造商協(xié)商決定，目前行業(yè)多以C3等級(jí)要求，避免C4等級(jí)復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)分析與管理。

2.C1等級(jí)的EMI設(shè)計(jì)方案

2.1 輸入一級(jí)LC濾波與輸出磁環(huán)的設(shè)計(jì)方案

C13/C14/C15為端口差模濾波，一般0.22uF~2.2uf左右；L1共模電感為mH級(jí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器功率進(jìn)行選擇，一般在2mH~8mH左右，可適當(dāng)增加差模感量（3%→6%），減小差模電容的體積壓力；C1/C2/C3星接差模濾波，一般0.1uF~2.2uF左右，可采用模塊化電容（三個(gè)電容集成在一起），減小體積；C4為差模星接點(diǎn)對(duì)地的共模濾波，一般0.01~1uF左右，C4要結(jié)合漏電流要求進(jìn)行選取。L2輸出共模濾波，一般為非晶環(huán)形磁環(huán)，一匝約為uH級(jí)感量，對(duì)EMI、RE、運(yùn)行漏電流都有很大的改善。

① C5/C6/C7為高頻濾波，一般1nf~4.7nf左右，選配設(shè)計(jì)，根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)留；

② C7/C8為母線濾波，一般2.2nf-0.47uf左右，可結(jié)合端口L1形成LC濾波而不需要端口星接部分電容，具體根據(jù)設(shè)計(jì)需求定。同時(shí)要確認(rèn)電容是否滿足安規(guī)要求。

③ 母線差模和共模的濾波結(jié)合，選配設(shè)計(jì)，根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)留。C9/C10的串聯(lián)可降低差模電容耐壓等級(jí)。因C9和C10的存在，同樣可降低共模電容C11的耐壓等級(jí)；C9/C10一般0.010.47uF，C11一般為2.2nf4.7nF。

④ 母線差模濾波C12，一般1nf-10nf左右，來(lái)減小母線回路面積，特別是對(duì)30MHz35MHz（RE）頻段有36dB左右的改善。

2.2 輸入兩級(jí)LC的設(shè)計(jì)方案

1.共模電感L1和L2為mH級(jí)，一般2mH~5mH左右，根據(jù)實(shí)際功率進(jìn)行參數(shù)調(diào)整；

2.C17/C18/C19為端口差模濾波，一般0.22uF~2.2uf左右；

3.C13/C14/C15/C1/C2/C3星接差模，一般0.22uF1uf左右；C4/C16星接點(diǎn)對(duì)地電容，一般0.010.47uF左右。① 、②、③、④同上所述。

3.C2等級(jí)的EMI設(shè)計(jì)方案

3.1 輸入一級(jí)LC濾波設(shè)計(jì)方案

3.2 母線電抗器方案

2.C3等級(jí)的EMI設(shè)計(jì)方案

C1/C2/C3星接差模濾波，一般0.1uF2.2uF左右，C4為差模星接點(diǎn)對(duì)地的共模濾波，一般0.010.47uF左右；

①、②、③、④為選配，根據(jù)調(diào)試結(jié)果確定，一般②電路保留選取2.2nf或4.7nf。

3.總結(jié)

本文結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)整改與樣機(jī)解剖分析經(jīng)驗(yàn)，給出了不同EMI等級(jí)的濾波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與參數(shù)經(jīng)驗(yàn)范圍，可供工程師設(shè)計(jì)參考。工程師需要注意，濾波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可在本文基礎(chǔ)進(jìn)行變化，靈活應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)與測(cè)試過(guò)程中的問(wèn)題。

（1） C1等級(jí)需要兩級(jí)LC拓?fù)浠蛞患?jí)LC加輸出磁環(huán)可滿足要求；

（2） C2等級(jí)需要一級(jí)LC拓?fù)浠颚行屯負(fù)淇梢詽M足要求；

（3） C3等級(jí)需要電容濾波就可以滿足要求；

4.思考與啟示

（1） 濾波拓?fù)湓O(shè)計(jì)可結(jié)合諧波抑制電抗器進(jìn)行，減少濾波器件，縮小體積；

（2） 濾波電容一般需要選用安規(guī)電容或滿足安規(guī)認(rèn)證要求的電容，特別是母線高壓濾波電容，避免安規(guī)認(rèn)證不通過(guò)。

（3） 對(duì)于有漏電保護(hù)場(chǎng)合，要從設(shè)計(jì)端考慮靜態(tài)漏電流與運(yùn)行漏電流的抑制或規(guī)避方法，避免實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用導(dǎo)致跳閘及觸電風(fēng)險(xiǎn)而帶來(lái)的客戶滿意度問(wèn)題；

（4）EMI等級(jí)定義與使用環(huán)境密切相關(guān)，工程師要正向引導(dǎo)客戶確定合適的EMI等級(jí)需求，從設(shè)計(jì)、測(cè)試、整改及認(rèn)證等環(huán)節(jié)避免無(wú)意義資源的投入；