电磁兼容发展

1、最近几年的研究工作主要集中在：功率变流器的电磁干扰建模及抑制技术、电机传动的电磁干扰建模及抑制技术、EMI 滤波器的寄生效应、PCB 优化布局以及 EMI 的数值分析技术等。需要指出的是，这些研究工作所带来的成果尚处于实验室阶段，还没有被工业界所广泛采用，但是这些工作对于科学地理解电力电子装置的电磁干扰问题和将来实现产品的电磁兼容系统化设计仍具有十分重要的意义。功率变流器的电磁干扰建模及抑制技术功率变流器的电磁干扰建模EMI 建模是电磁干扰预测、分析、设计的基础，准确有效的模型可以帮助工程师设计出 EMI 性能良好的产品。目前功率变流器的 EMI 建模主要集中在传导 EMI 建模，关于辐射 E

2、MI 建模的研究工作开展的还不多。电力电子装置的主功率开关器件在开关过程中产生非常高的电流和电压变化率，即非常高的 di/dt 与 du/dt，它们通过电路中寄生电感和寄生电容产生强烈的瞬态噪声EMC包括EMI(电磁干扰)及EMS(电磁耐受性)两部份，所谓EMI电磁干扰，乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声；而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。 由于电力电子装置的主要电磁干扰源位于功率电路部分，噪声频谱范围非常宽，特别是在低频范围内能达到几赫兹的频率，这使得采用传统方法如屏蔽和滤波抑制电磁噪声变得非常困难。2 功率变流器的电磁

3、干扰建模及抑制技术目前功率变流器的 EMI 建模主要集中在传导 EMI 建模，关于辐射 EMI 建模的研究工作开展的还不多。传导电磁干扰建模特别是必须能提取这些元器件和 PCB 板的寄生参数, 因此功率变流器 EMI 建模内容主要是元器件建模和 PCB 寄生参数的提取。（1） 开关器件的建模功率变流器 EMI 主要由开关器件瞬时切换引起, 因此开关器件建模必须精确模拟其瞬态特性，如功率二极管的反向恢复电流以及 MOSFET 或 IGBT 开通、关断时的电压、电流变化。建模方法主要是子电路模型和基于半导体物理建立的模型。（2）无源元件建模 无源元件包括导线、电缆、母线排、电感器、变压器、电容器和

4、电阻器等。一般用于传导 EMI 分析的电容器高频模型比较简单，其等效电路为 RLC 串联网络，R 表示等效串联电阻，L 表示引线电感，C 为实际电容值。更为精确的模型要依据电容器物理结构建立。3）PCB 寄生参数的提取 当电路工作在较高频率下，印制电路板布线间的分布参数如电容、电感就变得相当重要，不但会成为干扰耦合的通道，而且可能会影响电路的正常工作。因此设法提取分布参数建立线路板高频模型已成为 EMC 设计工作的重要环节。提取印制电路间的分布参数有两种基本方法：解析法和数值法。用解析法可以得到一些典型印制导线的分布参数计算式，针对具体的电路板设计运用这些算式可以估算出线路间的分布参数值。但是

5、，要提取任意形状的印制导线间的分布参数，还必须使用数值算法求解 Maxwell 方程组，如有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）、矩量法（MoM）等等。这些数值法的基本思想都是通过离散化的方法把连续方程转化为代数方程求解。两者比较表明，图 4a 所测试的传导干扰主要是通过变流器与滤波器之间的近场耦合传播的。LISN，Line Impedance Stabilization Network的缩写，即线路阻抗稳定网络。LISN是电力系统中电磁兼容测试中的一项重要辅助设备。它可以隔离电网干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用。（IPEM）低压大电流混合封装电力电子集成模块元器件之间的近场耦合会改变变流器 EMI 频谱的高频特性，因此在传导 EMI 预测中必须同时考虑近场耦合模型。然而由于率变流器空间狭小，元器件几何形状复杂并且彼此靠近，近场干扰的建模异常复杂。2.1.2 辐射电磁干扰建模因为电力电子装置中辐射干扰的复杂性，目前有关功率变流器辐射建模的研究工作较少.综上所述，功率变流器 EMI 建模方面还存在很多不足。