摘 要

目前，由于科学技术的迅速发展，电子、电气设备等在越来越多的领域都得到了应用，但是在这些电子、电气设备中存在着大量开关器件，在其快速通断过程中，电路中的电压与电流也将随之不断改变大小，由此带来了许多电磁干扰问题。基于上述问题，本文主要针对交直交变频器进行分析。随着现代工业的发展，变频器的应用也越来越广泛，然而由于功率开关器件高速通断，产生了很强的电磁干扰，不仅对自身产生不良影响，而且也会影响其他设备的运行。其干扰的途径是传导耦合与辐射耦合。

在本文中，主要是针对交直交变频器的传导耦合机理展开研究。

1. 对电磁干扰的传导的形式，危害以及相应的抑制措施做一个简要的分析。
2. 对交直交变频器的工作原理展开研究，它主要是由整流电路、滤波电路和逆变电路构成。探究整流桥与逆变桥的干扰源，分析电磁干扰在其中的传播路径。电磁干扰按耦合通道的不同又可分为共模干扰和差模干扰。但它们都是由于开关管频繁的通断所引起，因此需要了解它们之间的不同，从而能够有效的分析出各自的传播路径，在三相系统中，由于对差、共模干扰没有明确定义，一般认为“地环路”为共模干扰，“线-线”之间的为差模干扰。
3. 基于以上分析研究，提取有效的共模、差模耦合通道，建立等效的电路模型，然后对其进行建模分析，得到干扰源以及交直交变频器中传导干扰的频谱图。为以后人们研究变频器的电磁干扰问题提供一些依据。

关键词： 变频器；干扰源；共模干扰；差模干扰

Abstract

With the development of high-power power electronic devices, electronics, electrical equipment or systems are gaining more and more widely.However, in the process of equipment work, power electronic devices work in the switch state, will lead to voltage and current rate of change is too large, resulting in a strong electromagnetic interference.With the development of modern industry, the application of frequency converter is more and more extensive,However, due to high-speed power switch device off, resulting in a strong electromagnetic interference,it Not only has a negative impact on their own, but also affect the operation of other equipment.The way to interfere with the common electromagnetic interference is the same, that is, mainly through the field and circuit conduction in the form of transmission, including conduction coupling and radiation coupling.

First of all, the form of electromagnetic interference, damage, and the corresponding suppression measures to do a brief analysis.And then the working principle of AC and DC inverter analysis,It is mainly composed of rectifier circuit, filter circuit and inverter circuit,so we can separate each part of the circuit for analysis,and find the interference source and the propagation path of electromagnetic interference.Electromagnetic interference can be divided into common mode interference and differential mode interference according to the coupling channel,but they are due to switch off frequently caused by off,we need to understand the difference between them,which can effectively analyze the respective propagation path.In the three-phase system, it is generally considered that the "ground loop" is a common mode interference, and the interference between the "line-line" is differential mode interference

Finally, on the basis of the previous research, the effective common mode and differential mode coupling path are extracted to establish the equivalent circuit model,and then its modeling and analysis, get the interference source and cross-frequency converter in the conduction interference spectrum,so that we have a more intuitive understanding of electromagnetic interference.For the future people to study the frequency of the electromagnetic interference to provide some basis.

Keywords : Frequency converter; interference source; common mode interference; differential mode interference.

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及发展趋势 1

1.3 电磁干扰产生的原因及其危害 3

1.4 电磁干扰的抑制 4

1.5 课题研究内容与方法 4

1.5.1 研究内容 4

1.5.2 研究方法 5

第2章交直交变频器中的传导干扰问题 6

2.1电磁干扰的传播途径 6

2.2 传导耦合的基本方式 6

2.2.1 电阻性耦合 6

2.2.2 电容性耦合 7

2.2.3 电感性耦合 8

2.3 交直交变频器工作原理 8

2.4 传导干扰的机理分析 10

2.4.1 LISN的原理及作用 10

2.4.2 整流桥产生的干扰源 10

2.4.3 逆变桥产生的干扰源 11

2.5 本章小结 12

第3章干扰源频谱分析与建模 13

3.1 引言 13

3.2 干扰源分析 13

3.2.1 MOSFET开通和关断瞬态分析 13

3.2.2 开关瞬态对电路的影响 15

3.3 共模干扰路径的分析 16

3.4 差模干扰路径的分析 17

3.5 本章小结 18

第4章 交直交变频器传导干扰建模 19

4.1 引言 19

4.2 共模干扰耦合通路分析 19

4.3系统总共模干扰耦合通路分析 20

4.4 差模干扰耦合通路分析 21

4.5系统总差模干扰耦合通路分析 22

4.6 本章小结 23

第5章 总结与展望 24

参考文献 25

致谢 26

附录A 27

附录B 28

附录C 30

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

由于变频器的功能与性能不断完善，体型也越来越小，并且可以实现全数字化控制，变得越来越灵活，在各领域的适应性不断提高。因此，随着工业的发展，变频器的应用范围也不断地扩大^[1]。然而，变频器工作的环境却十分恶劣，到处充斥着电磁场，极易产生电磁干扰。交直交变频器主要由整流电路和逆变电路组成，在整流测由于非线性元件的存在，从而产生大量的谐波；逆变侧由于开关元件频繁通断，导致产生高频电压和电流脉冲。由此在电路中形成电磁干扰，不仅对系统本身产生危害还会影响周围的环境。在这些干扰信号中，很有可能某些干扰信号的强度远远超过规定值，由此产生非常严重的后果，影响电子、电气设备或系统的运行。因为电磁环境的影响越来越大,从而国际制定了很多电磁兼容的标准,来确保在同一电磁环境中工作的设备不被影响,同时也避免向环境中发射超过标准的电磁干扰。按照标准的要求,各类电子产品在进入市场之前,必须得到一些权威的相关机构的认证，如欧洲和亚洲通用的CISPR以及美国的FCC^[8]。传导性电磁干扰问题已有非常久远的的历史，本课题主要研究其传导耦合产生的机理，有助于在产品设计初期，就可以对所带来的电磁干扰进行一个预测，能够为解决电力电子装置的电磁干扰问题提供新的思路。因此需要对电磁干扰耦合机理有更加深入的研究，这样才能使变频器得到更广泛，更有效的运用。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

目前，国内外对电磁干扰问题都展开了深入研究。电磁兼容也越来越受到人们的重视。为了使设备或系统在运行过程中不超过电磁兼容标准的规定值，需要运用合理的手段，有效的设计方法，对电磁干扰耦合机理进行更加深入的研究，以便找到更有效的抑制电磁干扰的办法^[9]。

电磁干扰现象是人们很早就发现了。在19世纪30年代，英国物理学家法拉第就发现了电磁感应定律，首次揭秘了电与磁的关系。此后，麦克斯韦提出了场和电磁波的概念，并且认为电场与磁场之间可以相互激发产生，从而为电磁干扰现象提供了理论依据。之后，赫兹在其研究的基础上进行了实验，并且在实验当中检测到了电磁波的存在，由此证明了麦克斯韦提出的理论。但是真正意义上对电磁干扰问题研究的主要文献是在19世纪80年代由英国科学家希韦赛德发表的论干扰，电磁干扰问题也由此受到越来越多科学家们的重视。