二极管箝位型三电平逆变器的电磁兼容研究（二）

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  2 ．1．2 主功率电路抗干扰措施

   1)采用BUSSBAP结构设计 直流母线采用BUSBAR结构设计，即采用铜板或铜条代替导线，使直流母线平行导体化，这样可以降低配线电感，减小因其产生的干扰。同时，对抑制IGBT通断时的浪涌申压和dv／df也有效果。

   2)缓冲吸收电路 IGBT通断时产生的dv／df及di／df会对系统的其他部分造成干扰，在大功率应用场合，由于电压、电流等级较高，干扰会更加严重，必须根据实际要求选择吸收电路形式并调整元件参数。

   为此采用了图5所示的结构简单的缓冲电路，它充分利用三电平结构的特性，靠外部电容CS1,CS2的充放电来钳制内部IGBT上的电压，使之不突变。Cov1和Cov2吸收主回路杂散电感上的能量，从而钳制过电压，Cov1和Cov2要尽量靠近桥臂侧。吸收电阻月s1及Rs2采用无感电阻，吸收二极管采用快恢复二极管。缓冲电路元件参数选择可按式(1)、式(2)、式(3)选取。

                               
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式中：Lp为母线上的杂散电感；
   IL为负载电流；
   △V为吸收电压峰值；
   f为IGBT开关频率。


   3)其他抗干扰措施在逆变器输出端连接低通滤波器；IGBT的G、E端子之间接上小容量电容器，降低dv／df及di／dt。

2．1．3 数字控制系统抗干扰措施

   本文采用基于DSP和CPLD的数字控制系统，为提高控制系统的准确性和可靠性，从以下几个方面进行电磁兼容设计，提高控制系统的抗干扰能力。

   1)辅助电源抗干扰措施数字控制系统输入电源为5V，通过LMll17T转换成的3．3V为DSP和CPLD供电。直流电源的故障主要有输出电压不稳，欠压或掉电。直流电压不稳实质是反复的欠压过程，会直接对数字控制系统产生干扰。为此采用了MC34064电源监视IC电路监视5V直流电源输出电压，图6给出了电路接法。

                               
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   当电压低于4.59V时，监视电路将产生持续的复位信号使DSP和CPLD处于复位状态，避免其不正常操作带来的事故。当电源输出恢复正常时(>4．6lV)，电路经过一个规定的延迟时间后撤消复位信号，保证数字控制系统正常工作，传播延时时间由CDLY确定。

   2)光纤抗干扰技术数字控制系统输出的PWM信号，在传输过程中会受到长线传输干扰的影响。其原理如图7所示。干扰幅度可由式(4)确定。

                               
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式中：Ur为干扰源；
   Ui为干扰电压幅度；
   Zs为等效信号源阻抗；
   Zo为等效负载阻抗；
   Zi为等效干扰源阻抗。

   PWM信号在传输过程中，若传输线较长，强电脉冲会通过传输线的分布电容和分布电感对PWM信号产生干扰。如果信号受到干扰或延时太大，则主电路中IGBT就无法正确地开通或关断，有可能会造成短路而榻坏器件。

                               
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   为此，本文在数字控制系统与驱动电路之间采用光纤连接。图8给出了采用光纤接收和发射的连接方式。

                               
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   光纤连接的发射和接收之间没有直接的电气连接，能够精确传送PWM控制信号，不仅解决了功率电路和控制电路之间的强弱电隔离，抗电磁干扰问题，而且能够实现驱动信号的远距离传送，延时小。

   3)PCB抗干扰措施

   (1)采用电源平面和地平面 由于数字控制系统是高频和高速的数字脉冲电路，所以它们的信号接地系统必须具有极低的地阻抗，电路中所有元件接到参考地的引线电感尽可能小，另外为了减小电源瞬态噪声电压，要减小电源线的引线电感。所以，本文的数字控制系统采用四层板结构，中间两层为单独的电源层和地层，可以大大减小因公共阻抗耦合产生的传导干扰。

   (2)去耦滤波抗干扰配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，具体做法是：在电源输入端要跨接电解电容；在数字集成电路芯片的VCC和GND之间用高频低电感的陶瓷电容进行去耦滤波，去耦电容供电回路的面积越小越好，越接近芯片越好，去耦电容引线越短越好。