第一篇：開(kāi)關(guān)電源適配器輸出紋波和噪聲電壓的抑制措施

開(kāi)關(guān)電源適配器輸出紋波和噪聲電壓的抑制措施

一、在開(kāi)關(guān)電源適配器輸出端采用片式三端電容器與普通電解電容器組合改善濾波的高頻特性。

開(kāi)關(guān)電源適配器的輸出端含有較大的噪聲電壓的峰-峰值，這是由于電解電容器在高頻下的特性不完善所造成的。因?yàn)殡娊怆娙菰诟哳l下可以用電容、電阻和電感三者的串聯(lián)來(lái)等效，所以在高頻下電容對(duì)噪聲的旁路作用不在明顯。由于電阻和電感的存在，反而使噪聲電壓體現(xiàn)在開(kāi)關(guān)電源適配器的輸出端。

為了抑制開(kāi)關(guān)電源適配器的輸出噪聲，通常有兩個(gè)建議可供設(shè)計(jì)人員采用： 1）將輸出端的電解電容一拆為幾，即將一個(gè)大容量的電解電容采用幾個(gè)小容量電解電容并聯(lián)來(lái)替代。這一建議雖不能根本抑制噪聲電壓的產(chǎn)生，但用新辦法所產(chǎn)生的信噪聲電壓的峰-峰值要比原來(lái)為小。

2）在電解電容旁邊并聯(lián)一個(gè)小容量的高頻陶瓷電容器，利用高頻電容在高頻下所體現(xiàn)的低容抗，使輸出噪聲電壓得到較大衰減（當(dāng)然在印制電路板上的陶瓷電容也應(yīng)該保持比較短的布線長(zhǎng)度，保持盡可能小的線路阻抗）。

二、采用高性能的表面貼裝濾波器。

采用表面貼裝的高性能濾波器來(lái)改善輸出電壓噪聲。貼裝濾波器內(nèi)部電路等效為一個(gè)π型濾波線路，在開(kāi)關(guān)電源適配器的輸出端串上一個(gè)貼裝高性能濾波器。對(duì)比原來(lái)的輸出噪聲電壓峰-峰值，會(huì)大幅減小，在示波器上，幾乎顯示為一條直線，說(shuō)明輸出電壓的噪聲已明顯得到抑制，從而很好說(shuō)明了表面貼裝高性能濾波器在這個(gè)線路中的作用。

三、避免多個(gè)模塊電源之間相互干擾。

當(dāng)在同一塊印制電路板上有多個(gè)模塊電源一起工作，若兩個(gè)模塊靠得很近，模塊電源本身是不屏蔽的，并且靠得很近，輸出端也沒(méi)有采用低阻抗的電容，而且兩個(gè)模塊離開(kāi)實(shí)際的輸出端子的距離又比較遠(yuǎn)時(shí)，則可能因?yàn)橄嗷ブg的干擾使輸出噪聲電壓增加。為避免這種相互干擾，可采用屏蔽措施，或?qū)⑺鼈兊陌惭b位置適當(dāng)遠(yuǎn)離，以減小相互之間的影響。

四、在開(kāi)關(guān)電源適配器的輸出端增加一級(jí)低壓差線性穩(wěn)壓電路。在開(kāi)關(guān)電源或者模塊電源輸出后再加一個(gè)電壓差線性穩(wěn)壓電路，能大幅度地降低輸出噪聲，以滿足對(duì)噪聲有特別要求的電路需要，輸出噪聲可達(dá)微伏級(jí)。

由于低壓差線性穩(wěn)壓器的壓差（輸入與輸出電壓的差值）僅為幾百毫伏，則在開(kāi)關(guān)電源的輸出略高于低壓差線性穩(wěn)壓器幾百毫伏就可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓了，并且其損耗也不大。

五、通過(guò)屏蔽和加裝電源濾波器來(lái)減小開(kāi)關(guān)電源對(duì)外界電磁的敏感度。采用金屬外殼作為開(kāi)關(guān)電源的屏蔽，可以減小開(kāi)關(guān)電源對(duì)外界輻射電磁場(chǎng)的敏感度。另外，為了減少?gòu)碾娫淳€引入的傳導(dǎo)敏感度，在開(kāi)關(guān)電源適配器輸入端加裝電源濾波器是一個(gè)很好的辦法。這兩個(gè)辦法對(duì)減小開(kāi)關(guān)電源因外界電磁干擾對(duì)輸出端的影響也是有一定好處的。當(dāng)然，這兩個(gè)措施對(duì)于抑制開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)自身所產(chǎn)生的電磁輻射和傳導(dǎo)騷擾同樣也是有效的。備注：為了對(duì)開(kāi)關(guān)電源適配器直流輸出電壓中的紋波電壓進(jìn)行測(cè)試，對(duì)探頭要做一點(diǎn)改造，以減小對(duì)雜亂信號(hào)的拾取。在探頭上要并聯(lián)兩只電容，分別時(shí)0.1uF/50V的瓷片電容和1.0uF/50V的鋁電解電容。由于鋁電解電容是有極性的，所以在電解電容焊接時(shí)，要注意它與被測(cè)電壓的極性保持一致。

第二篇：開(kāi)關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生與抑制措施

噪聲的種類

開(kāi)關(guān)電源無(wú)論在體積、重量和效率方面都有顯著的優(yōu)點(diǎn)，已得到廣泛的應(yīng)用。但開(kāi)關(guān)電源最大缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生噪聲。噪聲的產(chǎn)生一般可分為兩大類：一是開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部元件形成的干擾；二是由于外界因素影響而使開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，這涉及到人為因素和自然界的因素。

1．1 輸出脈動(dòng)噪聲

主要是在輸出端出現(xiàn)的脈沖干擾，產(chǎn)生的原因有：由AC輸入頻率引起的低頻脈動(dòng)電壓；開(kāi)關(guān)電源頻率引起的高次諧波脈動(dòng)電壓；開(kāi)關(guān)接通、斷開(kāi)時(shí)的尖峰噪聲；對(duì)上述噪聲的振幅最大值可用同軸電纜接到示波器上來(lái)觀察測(cè)定。

1．2 輻射電場(chǎng)強(qiáng)度

開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲會(huì)輻射到空間。輻射噪聲的測(cè)定方法是：接好天線，開(kāi)啟儀器（場(chǎng)強(qiáng)儀等），用天線接收直射波與反射波。被測(cè)電源放在非金屬的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上以360°來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，天線以上下1～4m距離移動(dòng)以檢測(cè)最大值。測(cè)試以垂直與水平兩個(gè)方向來(lái)測(cè)定。

1．3 外來(lái)突變電壓

外來(lái)突變電壓干擾可用噪聲模擬器檢測(cè)。在輸入交流線上同時(shí)注入同相雜音（注入電壓據(jù)開(kāi)關(guān)電源種類而定）。兩者相位以90°、270°為最合適。確認(rèn)在這外來(lái)突變電壓的作用下，輸出直流電壓有無(wú)變動(dòng)，并觀察保護(hù)裝置等是否產(chǎn)生誤動(dòng)作。

1．4 雷電沖擊耐壓實(shí)驗(yàn)

使用雷電沖擊發(fā)生器，以保險(xiǎn)絲以外的元件不損壞為原則，看一看輸出電壓的變動(dòng)是否超過(guò)附加電壓的規(guī)定。噪聲產(chǎn)生源 2．1 開(kāi)關(guān)管

開(kāi)關(guān)功率管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容。當(dāng)開(kāi)關(guān)管流過(guò)大的脈沖電流時(shí)，大體上形成了矩形波，該波形含有許多高頻成份。由于開(kāi)關(guān)電源使用的元件參數(shù)如開(kāi)關(guān)功率管的存儲(chǔ)時(shí)間，輸出級(jí)的大電流，開(kāi)關(guān)整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間，會(huì)造成回路瞬間短路，產(chǎn)生很大短路電流。凡有短路電流的導(dǎo)線及這種脈沖電流流經(jīng)的變壓器和電感產(chǎn)生的電磁場(chǎng)形成噪聲源。

2．2 二極管的恢復(fù)特性

PN型硅二極管用作高頻整流時(shí)，正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時(shí)不能立即消除（因載流子的存在，還有電流流過(guò)）。一旦這個(gè)反向電流恢復(fù)時(shí)的電流斜率過(guò)大，流過(guò)線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓。

2．3 變壓器

開(kāi)關(guān)電源中的變壓器，用作隔離和變壓。但在高頻的情況下，它的隔離是很不完全的，變壓器層間的分布電容使開(kāi)關(guān)電源中的高頻噪聲很容易在初次級(jí)之間傳遞。變壓器對(duì)外殼的分布電容形成另一條高頻通路，而使變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場(chǎng)更容易在其它引線上耦合形成噪聲。

2．4 電容、電感器和導(dǎo)線

開(kāi)關(guān)電源由于工作在較高頻率，會(huì)使低頻的元器件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。3 消除噪聲的主要方法

消除噪聲應(yīng)主要從以下三個(gè)部位入手：產(chǎn)生噪聲的部件、傳播噪聲部位、公共結(jié)合部分。3．1 控制，消除噪聲源

（1）由整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間引起的電流尖峰，不僅增加了二極管本身的功耗，使開(kāi)關(guān)功率管產(chǎn)生電流尖峰，增加導(dǎo)通時(shí)的損耗，而更重要的是容易產(chǎn)生噪聲。所以必須盡量采用反向恢復(fù)時(shí)間短的整流二極管，如肖特基二極管，pin結(jié)低損耗高速整流管。

（2）為了提高開(kāi)關(guān)電源的效率應(yīng)盡可能減少開(kāi)關(guān)功率管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間。但隨著開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)速度的提高，電源的噪聲也將隨之增加。所以，必須適當(dāng)控制開(kāi)關(guān)功率管的開(kāi)關(guān)時(shí)間來(lái)限制噪聲。

①在開(kāi)關(guān)管的基極與發(fā)射極或集電極與基極間并聯(lián)小容量電容，減緩基極信號(hào)的變化速率。

②在開(kāi)關(guān)管集射極間并聯(lián)RCD網(wǎng)絡(luò)，可增加集電極電壓的上升時(shí)間。

③在開(kāi)關(guān)管集電極回路串聯(lián)LRCD網(wǎng)絡(luò)，L可限制集電極電流的上升速度。并聯(lián)于電感L兩端的RCD回路能防止電路引起振蕩。

3．2 不使噪聲傳播

濾波器的濾波、元件的屏蔽等使噪聲不至溢出。

（1）線路濾波器

雷電沖擊等的自然噪聲，開(kāi)關(guān)的關(guān)閉等引起的人為噪聲，會(huì)從交流輸入端侵入到開(kāi)關(guān)電源。為了防止開(kāi)關(guān)電源的誤動(dòng)作，以及發(fā)生在開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的噪聲不從輸入端泄漏出去，可在輸入端接入線路濾

波器。電路中Cx電容一般取0.1～0.47μF，Cy電容取1000～4700pF，共模扼流圈的電感可選擇2mH左右。

（2）屏蔽

（a）開(kāi)關(guān)管的屏蔽

開(kāi)關(guān)管及輸出整流二極管常加上散熱板或通過(guò)框架進(jìn)行散熱，從而使晶體管集電極，二極管的負(fù)極與散熱板間產(chǎn)生較大的電容量。由于那里進(jìn)行數(shù)百伏電壓的變化，共模噪聲就發(fā)生了。所以在開(kāi)關(guān)管的集電極，二極管的負(fù)極與散熱板間放置絕緣金屬板，能取得防止噪聲發(fā)生的效果。

（b）變壓器的屏蔽

對(duì)于變壓器，為了達(dá)到傳送電力的目的，除了符合線路規(guī)定的指標(biāo)以外，還要求泄漏的磁通小，線圈間的層間電容量小。為此，可減少空隙，選用理想襯墊，線圈間進(jìn)行靜電屏蔽。為了防止變壓器磁通泄漏，還應(yīng)在外圍用銅箔帶卷好，來(lái)進(jìn)行電磁場(chǎng)屏蔽。

3．3 開(kāi)關(guān)電源的接地

（1）接地方式

正確的接地可消除各路電流流經(jīng)公共地線產(chǎn)生的噪聲，避免受磁場(chǎng)和地電位差的影響。

（2）扭轉(zhuǎn)線

1500W以上的電源中，印板引出線較多。由于這些導(dǎo)線的往復(fù)，回線內(nèi)磁通的變化會(huì)導(dǎo)致噪聲的變化。一旦把二根電纜線絞在一起，不僅使線的占積率減少，而且由于反向脈沖電流流過(guò)電纜，可防止磁通的變化。結(jié)束語(yǔ)

抑制開(kāi)關(guān)電源的噪聲是開(kāi)發(fā)應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)重要課題，為了有效地抑制和降低開(kāi)關(guān)電源的噪聲干擾，除了上述措施外，還需在其它方面采取措施。如：在印刷電路板設(shè)計(jì)、元件安裝位置與方向，系統(tǒng)整個(gè)電路的布局、接線的布置等方面都要有利于減少開(kāi)關(guān)電源的噪聲。隨著人們對(duì)開(kāi)關(guān)電源抗噪聲技術(shù)的提高，這種電源將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用.

第三篇：關(guān)于開(kāi)關(guān)電源輸出紋波問(wèn)題

?關(guān)于開(kāi)關(guān)電源輸出紋波問(wèn)題

開(kāi)關(guān)電源輸出紋波主要來(lái)源于五個(gè)方面:輸入低頻紋波、高頻紋波、寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲、功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲和閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲

1、低頻紋波是與輸出電路的濾波電容容量相關(guān).電容的容量不可能無(wú)限制地增加,導(dǎo)致輸出低頻紋波的殘留.交流紋波經(jīng)DC/DC變換器衰減后,在開(kāi)關(guān)電源輸出端表現(xiàn)為低頻噪聲,其大小由DC/DC變換器的變比和控制系統(tǒng)的增益決定.電流型控制DC / DC變換器的紋波抑制比電壓型稍有提高.但其輸出端的低頻交流紋波仍較大.若要實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的低紋波輸出,則必須對(duì)低頻電源紋波采取濾波措施.可采用前級(jí)預(yù)穩(wěn)壓和增大DC / DC變換器閉環(huán)增益來(lái)消除.低頻紋波抑制的幾種常用的方法:

a、加大輸出低頻濾波的電感,電容參數(shù),使低頻紋波降低到所需的指標(biāo).b、采用前饋控制方法,降低低頻紋波分量.2、高頻紋波噪聲來(lái)源于高頻功率開(kāi)關(guān)變換電路,在電路中,通過(guò)功率器件對(duì)輸入直流電壓進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)變換而后整流濾波再實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的,在其輸出端含有與開(kāi)關(guān)工作頻率相同頻率的高頻紋波,其對(duì)外電路的影響大小主要和開(kāi)關(guān)電源的變換頻率、輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān),設(shè)計(jì)中盡量提高功率變換器的工作頻率,可以減少對(duì)高頻開(kāi)關(guān)紋波的濾波要求.高頻紋波抑制的目的是給高頻紋波提供通路,常用的方法有以下幾種:

a、提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率,以提高高頻紋波頻率,有利于抑制輸出高頻紋波

b、加大輸出高頻濾波器,可以抑制輸出高頻紋波.C、采用多級(jí)濾波.3、由于功率器件與散熱器底板和變壓器原、副邊之間存在寄生電容,導(dǎo)線存在寄生電感,因此當(dāng)矩形波電壓作用于功率器件時(shí),開(kāi)關(guān)電源的輸出端因此會(huì)產(chǎn)生共模紋波噪聲.減小與控制功率器件、變壓器與機(jī)殼地之間的寄生電容,并在輸出側(cè)加共模抑制電感及電容,可減小輸出的共模紋波噪聲.減小輸出共模紋波噪聲的常用方法: a、輸出采用專門(mén)設(shè)計(jì)的EMI濾波器.b、降低開(kāi)關(guān)毛刺幅度.4、超高頻諧振噪聲主要來(lái)源于高頻整流二極管反向恢復(fù)時(shí)二極管結(jié)電容、功率器件開(kāi)關(guān)時(shí)功率器件結(jié)電容與線路寄生電感的諧振,頻率一般為1-10MHz,通過(guò)選用軟恢復(fù)特性二極管、結(jié)電容小的開(kāi)關(guān)管和減少布線長(zhǎng)度等措施可以減少超高頻諧振噪聲.開(kāi)關(guān)電源都需對(duì)輸出電壓進(jìn)行閉環(huán)控制,調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)的不適當(dāng)也會(huì)引起紋波.當(dāng)輸出端波動(dòng)時(shí)通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入調(diào)節(jié)器回路,可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的自激振蕩,引起附加紋波.此紋波電壓一般沒(méi)有固定的頻率.在開(kāi)關(guān)直流電源中,往往因調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇不適當(dāng)會(huì)引起輸出紋波的增大.這部分紋波可通過(guò)以下方法進(jìn)行抑制:

a、在調(diào)節(jié)器輸出增加對(duì)地的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié)器的補(bǔ)償可抑制調(diào)節(jié)器自激引起的紋波增大.b、合理選擇閉環(huán)調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)和閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù),開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)過(guò)大有時(shí)會(huì)引起調(diào)節(jié)器的振蕩或自激,使輸出紋彼含量增加,過(guò)小的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)使輸出電壓穩(wěn)定性變差及紋波含量增加.所以調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)及閉環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)要合理選取,調(diào)試中要根據(jù)負(fù)載狀況進(jìn)行調(diào)節(jié).c、在反饋通道中不增加純滯后濾波環(huán)節(jié).使延時(shí)滯后降到最小.以增加閉環(huán)調(diào)節(jié)的快速性和及時(shí)性,對(duì)抑制輸出電壓紋波是有益的.

第四篇：開(kāi)關(guān)電源電壓電流電磁騷擾的電磁噪聲兼容性技術(shù)

引言

電磁兼容是一門(mén)新興的跨學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。作為邊緣技術(shù)，它以電氣和無(wú)線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ)，并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域，如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)應(yīng)用的范圍很廣，幾乎所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域，如電力、通信、交通、航天、軍工、計(jì)算機(jī)和醫(yī)療等都必須解決電磁兼容問(wèn)題。其研究的熱點(diǎn)內(nèi)容主要有：電磁干擾源的特性及其傳輸特性、電磁干擾的危害效應(yīng)、電磁干擾的抑制技術(shù)、電磁頻譜的利用和管理、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、電磁兼容性的測(cè)量與試驗(yàn)技術(shù)、電磁泄漏與靜電放電等。電磁兼容的英文名稱為Electromagnetic Compatibility，簡(jiǎn)稱EMC。所謂電磁兼容是指設(shè)備（分系統(tǒng)、系統(tǒng)）在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。這里包含兩層意思，即它工作中產(chǎn)生的電磁輻射要限制在一定水平內(nèi)，另外它本身要有一定的抗干擾能力。這便是設(shè)備研制中所必須解決的兼容問(wèn)題。電磁兼容技術(shù)涉及的頻率范圍寬達(dá)0 GHz "400GHz，研究對(duì)象除傳統(tǒng)設(shè)備外，還涉及芯片級(jí)，直到各種艦船、航天飛機(jī)、洲際導(dǎo)彈甚至整個(gè)地球的電磁環(huán)境。電磁兼容三要素是干擾源（騷擾源）、耦合通路和敏感體。切斷以上任何一項(xiàng)都可解決電磁兼容問(wèn)題，電磁兼容的解決常用的方法主要有屏蔽、接地和濾波。2 電磁兼容技術(shù)名詞（1）電磁兼容性

電磁兼容性是指設(shè)備或者系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。（2）電磁騷擾

電磁騷擾是指任何可能引起設(shè)備、裝備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或者無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。電磁騷擾可引起設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。它的主要要素有自然和人為的騷擾源、通過(guò)公共地線阻抗/內(nèi)阻的耦合、沿電源線傳導(dǎo)的電磁騷擾和輻射干擾等。電子系統(tǒng)受干擾的路徑為：經(jīng)過(guò)電源。通過(guò)信號(hào)線或控制電纜、場(chǎng)滲透，經(jīng)過(guò)天線直接進(jìn)入；通過(guò)電纜耦合，從其他設(shè)備來(lái)的傳導(dǎo)干擾；電子系統(tǒng)內(nèi)部場(chǎng)耦合；其他設(shè)備的輻射干擾；電子設(shè)備外部耦合到內(nèi)部場(chǎng)；寬帶發(fā)射機(jī)天線系統(tǒng)；外部環(huán)境場(chǎng)等。（3）電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象，它可能與有用信號(hào)疊加或組合。

（4）電磁輻射

電磁輻射是指電磁波由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象?！半姶泡椛洹币辉~的含義有時(shí)也可引申，將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包含在內(nèi)。RFI/EMI可以通過(guò)任何一種設(shè)備機(jī)殼的開(kāi)口、通風(fēng)孔、出入口、電纜、測(cè)量孔、門(mén)框、艙蓋、抽屜和面板以及機(jī)殼的非理想連接面等進(jìn)行輻射。RFI/EMI也可由進(jìn)入敏感設(shè)備的導(dǎo)線和電纜進(jìn)行輻射，任何一個(gè)良好的電磁能量輻射器也可以作為良好的接收器。（5）脈沖

脈沖是指在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回至其初始值的物理量。（6）共模干擾和差模干擾

電源線上的干擾有共模干擾和差模干擾兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對(duì)大地或電線對(duì)大地之間。共模干擾有時(shí)也稱縱模干擾、不對(duì)稱干擾或接地干擾。這是載流導(dǎo)體與大地之間的干擾。差模干擾存在于電源相線與中線及相線與相線之間。差模干擾也稱常模干擾、橫模干擾或?qū)ΨQ干擾。這是載流導(dǎo)體之間的干擾。共模干擾提示了干擾是由輻射或串?dāng)_耦合到電路中的，而差模干擾則提示了干擾是源于同一條電源電路。通常這兩種干擾是同時(shí)存在的，由于線路阻抗的不平衡，兩種干擾在傳輸中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，所以情況十分復(fù)雜。干擾經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸后，差模分量的衰減要比共模大，這是因?yàn)榫€間阻抗與線-地阻抗不同的緣故。出于同一原因，共模干擾在線路傳輸中還會(huì)向鄰近空間輻射，而差模則不會(huì)，因此共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。不同的干擾方式要采取不同的干擾抑制方法才有效。判斷干擾方法的簡(jiǎn)便方法是采用電流探頭。電流探頭先單獨(dú)環(huán)繞每根導(dǎo)線，得出單根導(dǎo)線的感應(yīng)值，然后再環(huán)繞兩根導(dǎo)線（其中一根是地線），探測(cè)其感應(yīng)情況。如感應(yīng)值是增加的，則線路中干擾電流是共模的；反之則是差模的。（7）抗擾度電平和敏感性電平

抗擾度電平是指將某給定的電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)并使其仍然能夠正常工作且保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾電平。也就是說(shuō)，超過(guò)此電平時(shí)該裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)性能降低。而敏感性電平是指剛剛開(kāi)始出現(xiàn)性能降低的電平。所以，對(duì)某一裝置、設(shè)備或者系統(tǒng)而言，抗擾度電平與敏感性電平是同一數(shù)值。（8）抗擾度裕量

抗擾度裕量是指裝備、設(shè)備或者系統(tǒng)的抗擾度電平限值與電磁兼容電平之間的插值。開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性

開(kāi)關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)下，引起電磁兼容性問(wèn)題的原因是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合及電磁波耦合幾種。共阻耦合主要是騷擾源與受騷擾體在電氣上存在的共同阻抗，通過(guò)該阻抗使騷擾信號(hào)進(jìn)入受騷擾體。線間耦合主要是產(chǎn)生騷擾電壓

及騷擾電流的導(dǎo)線或PCB線因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場(chǎng)耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)受騷擾體產(chǎn)生的場(chǎng)耦合。磁場(chǎng)耦合主要是指在大電流的脈沖電源線附近，產(chǎn)生的低頻磁場(chǎng)對(duì)騷擾對(duì)象產(chǎn)生的耦合。電磁場(chǎng)耦合主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波通過(guò)空間向外輻射，對(duì)相應(yīng)的受騷擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。

在開(kāi)關(guān)電源中，主功率開(kāi)關(guān)管在很高的電壓下，以高頻開(kāi)關(guān)方式工作，開(kāi)關(guān)電壓及開(kāi)關(guān)電流均接近方波，從頻譜分析知。方波信號(hào)含有豐富的高次諧波。該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時(shí)，由于電源變壓器的漏電感及分布電容以及主功率開(kāi)關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想。在高頻開(kāi)或關(guān)時(shí)，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波震蕩。該諧波震蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過(guò)開(kāi)關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過(guò)散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流的開(kāi)關(guān)二極管，也是產(chǎn)生高頻騷擾的一個(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻震蕩。整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻騷擾最容易通過(guò)直流輸出線傳出。開(kāi)關(guān)電源為了提高功率因數(shù)，均采用了有源功率因數(shù)校正電路。同時(shí)，為了提高電路的效率及可靠性，減少功率器件的電應(yīng)力，大量采用了軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電壓/零電流開(kāi)關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開(kāi)關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁騷擾。但是，軟開(kāi)關(guān)無(wú)損吸收電路多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換，因此，該諧振電路中的二極管成為電磁騷擾的一大騷擾源。

開(kāi)關(guān)電源一般利用儲(chǔ)能電感及電容器組成L、C濾波電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)差模及共模騷擾信號(hào)的濾波。由于電感線圈的分布電容，導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻騷擾信號(hào)穿過(guò)電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器隨著騷擾信號(hào)頻率的上升，引線電感的作用導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降，甚至導(dǎo)致電容器參數(shù)改變，也是產(chǎn)生電磁騷擾的一個(gè)原因。4 電磁兼容性的解決方法

從電磁兼容的三要素講，要解決開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性問(wèn)題，美白溫補(bǔ)水滋潤(rùn)BB霜

可從三個(gè)方面入手：第一，減小騷擾源產(chǎn)生的騷擾信號(hào)；第二。切斷騷擾信號(hào)的傳播途徑；第三，增強(qiáng)受騷擾體的抗騷擾能力。在解決開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的兼容性時(shí)，可以綜合利用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。因而，開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外騷擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)騷擾、電磁場(chǎng)輻射騷擾等只能用減小騷擾源的方法來(lái)解決。一方面，可以增強(qiáng)輸入/輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善APFC電路的性能，減小開(kāi)關(guān)管及整流、續(xù)流二極管的電壓、電流變化率，采用各種軟開(kāi)關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降?；另一方面。加?qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對(duì)外部的抗騷擾能力（如浪涌、雷擊）應(yīng)優(yōu)化交流電輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對(duì)1.2/50μs開(kāi)路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，通常采用氧化鋅壓

敏電阻與氣體方電管等的組合方法來(lái)解決。對(duì)于靜電放電，通常在通信端口及控制端口的小信號(hào)電路中，采用TVS管及相應(yīng)的接地保護(hù)、加大小信號(hào)電路與機(jī)殼等的電距離來(lái)解決或選用具有抗靜電騷擾的器件?？焖偎沧冃盘?hào)含有很寬的頻譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，采用與防靜電相同的方法并減小共模電感的分布電容、加強(qiáng)輸入電路的共模信號(hào)濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來(lái)提高系統(tǒng)的抗擾性能。

減小開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部騷擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：①注意數(shù)字電路與模塊電路PCB布線的正確分區(qū)；②數(shù)字電路與模擬電路電源的去耦；③數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻騷擾，減小地環(huán)地影響，布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_，減小輸出整流回路及續(xù)流二極管回路與支流濾波電路所包圍的面積，減小變壓器的漏電、濾波電感的分布電容。運(yùn)用諧振頻率高的濾波電容器等。5 濾波器結(jié)構(gòu)

濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。例如，在電源輸入端接上濾波器，可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害，也可以抑制由開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可以抑制傳輸線上的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)對(duì)傳輸線上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中，選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán)，能夠改善電路的濾波特性。進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇合適的濾波器，并正確的安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。在交流電輸入端加裝的電源濾波器電路如圖1所示。圖中Ld、Cd用于抑制差模噪聲，一般取Ld為100 mH-700mH，Cd取1μF-10μF。Lc、Cc用于抑制共模噪聲，可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。

所有電源濾波器都必須接地（廠家特別說(shuō)明允許不接地的除外），因?yàn)闉V波器的共模旁路電容必須在接地時(shí)才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外，還要用較粗的導(dǎo)線將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低，濾波效果越好。

濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離，避免干擾信號(hào)從輸入端直接耦合到輸出端。

如在電源輸出端加輸出濾波器、加裝高頻電容、加大輸出濾波電感的電感量及濾波電容的容量，則可以抑制差模噪聲。如果把多個(gè)電容并聯(lián)，則效果會(huì)更好。

幾種濾波器的構(gòu)成如圖2所示。在圖2（a）中，阻抗Z=1/（ωC1），高頻區(qū)域用陶瓷電容、聚酯薄膜電容并聯(lián)，其濾波效果更好。圖2（b）中，噪聲能通過(guò)電容旁路到地線上，這種濾波器連接時(shí)應(yīng)使接地阻抗盡量小。圖2（c）中，C1、C2對(duì)不對(duì)稱噪聲有良好的濾波效果，C3對(duì)對(duì)稱噪聲有良好的濾波效果，連接時(shí)應(yīng)使電容器的引線及接地線盡量短。圖2（d）為常用的噪聲濾波電路，L1、L2對(duì)噪聲呈現(xiàn)高阻抗，而C1則對(duì)噪聲呈現(xiàn)低阻抗。當(dāng)L1、L2采用共模電感結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)對(duì)稱和非對(duì)稱噪聲都有較好的濾波效果。圖2（e）適用于共模噪聲進(jìn)行濾波，應(yīng)注意的是其接地阻抗同樣應(yīng)盡量小。

圖3是對(duì)共模噪聲和差模噪聲都有效的濾波器電路。其中，L1、L2、C1為抑制差模噪聲回路，L3、C2、C3構(gòu)成抑制共模噪聲回路。L1、L2的鐵心應(yīng)選擇不易磁飽和的材料及M-F特性優(yōu)良的鐵心材料。C1使用陶瓷電容或聚酯薄膜電容，應(yīng)有足夠的耐壓值，其容量一般取0.22μF-0.47μF。L3為共模電感，對(duì)共模噪聲具有較高的阻抗、較好的抑制效果。EMI濾波器選用與安裝

開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器中的4只電容器用了兩種不同的下標(biāo)“x”和“y”，不僅說(shuō)明了它們?cè)跒V波網(wǎng)絡(luò)中的作用，還表明了它們?cè)跒V波網(wǎng)絡(luò)中的安全等級(jí)。無(wú)論是選用還是設(shè)計(jì)EMI濾波器，都要認(rèn)真的考慮Cx和Cy的安全等級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用中，Cx電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電壓外，還會(huì)疊加L和N之間存在的EMI信號(hào)峰值電壓。因此，要根據(jù)EMI濾波器的應(yīng)用場(chǎng)合和可能存在的EMI信號(hào)峰值，正確選用適合安全等級(jí)的Cx電容器。Cy電容器是接在電源供電線L、N與金屬外殼（E）之間的，對(duì)于220V、50Hz電源，它除符合250V峰值電壓的耐壓要求外，還要求這種電容器在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全裕量，以避免可能出現(xiàn)的擊穿短路現(xiàn)象。

EMI濾波器是具有互異性的，即把負(fù)載接在電源端還是負(fù)載端均可。在實(shí)際應(yīng)用中，為達(dá)到有效抑制EMI信號(hào)的目的，必須根據(jù)濾波器兩端將要連接的EMI信號(hào)源阻抗和負(fù)載阻抗來(lái)選擇該濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。當(dāng)EMI濾波器兩端阻抗都處于失配狀態(tài)時(shí)，即圖4中Zs≠Zin、ZL≠Zout時(shí)，EMI信號(hào)會(huì)在其輸入和輸出端產(chǎn)生反射，增加對(duì)EMI信號(hào)的衰減。其信號(hào)的衰減A與反射Γ的關(guān)系為：A=–10Lg(1-|Γ|2)。歡迎轉(zhuǎn)載，本文來(lái)自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://004km.cn)

在使用開(kāi)關(guān)電源濾波器時(shí)，要注意濾波器在額定電流下的電源頻率。在安裝濾波器時(shí)，要特別注意濾波器的輸入導(dǎo)線與輸出導(dǎo)線的間隔距離，不能把它們捆在一起走線，否則EMI信號(hào)很容易從輸入線上耦合到輸出線上，這將大大降低濾波器的抑制效果。7 結(jié)語(yǔ)

在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。

第五篇：PWM變頻器輸出過(guò)電壓和諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響及抑制措施

PWM變頻器輸出過(guò)電壓和諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響及抑制措施

隨著電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流變頻器調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，特別是近年來(lái)，IGBT等高開(kāi)關(guān)速率的電力電子器件及PWM變頻調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步，變頻器(或逆變器)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，并且有取代直流調(diào)速傳動(dòng)的趨勢(shì)。從目前國(guó)內(nèi)看，中小容量的變頻器調(diào)速系統(tǒng)使用的比較廣泛，研制和開(kāi)發(fā)技術(shù)還比較成熟，在使用的變頻器中，低壓變頻器和100kW 以下的變頻器占絕大多數(shù)，其中70％以上應(yīng)用在風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載及壓縮機(jī)上，如供水與供暖系統(tǒng)、輸液系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)。在我國(guó)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的電動(dòng)機(jī)中，雖然大功率在數(shù)量上僅占20 ％，但在容量上卻占80％以上。因此，大功率電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是現(xiàn)在節(jié)能措施中極為重要的手段。石化、化工、采礦、鋼鐵、發(fā)電及自來(lái)水廠等行業(yè)所擁有的大功率風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載節(jié)能改造對(duì)大功率變頻器的需求很大，這對(duì)變頻器行業(yè)來(lái)說(shuō)是一急需開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)。但是，目前在我國(guó)變頻器的生產(chǎn)廠家中，實(shí)際能生產(chǎn)大功率低壓變頻器的還不多，大多數(shù)廠家實(shí)際上僅能生產(chǎn)75kW甚至是37kW以下的變頻器。研究PWM逆變器供電對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響，不僅可以對(duì)電機(jī)和大功率變頻器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義，而且對(duì)電機(jī)絕緣壽命有重要意義。PWM供電對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響 PWM變頻調(diào)速對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響有很多方面，我現(xiàn)在從PWM變頻器對(duì)電網(wǎng)和對(duì)電動(dòng)機(jī)這兩端來(lái)看，談以下主要兩點(diǎn)： 1.機(jī)端過(guò)電壓 PWM變頻器輸出的具有陡上升沿或下降沿的脈沖電壓卻在電動(dòng)機(jī)接線端子及繞組上產(chǎn)生了過(guò)電壓，造成電動(dòng)機(jī)繞組絕緣的過(guò)早破壞，許多變頻電動(dòng)機(jī)壽命只有1～2年，甚至有些在試運(yùn)行期間電動(dòng)機(jī)絕緣就發(fā)生擊穿破壞。文獻(xiàn)[1]中試驗(yàn)研究表明，很高的電壓上升率()在電動(dòng)機(jī)繞組上產(chǎn)生不均勻的電壓分布，隨著變頻器與電動(dòng)機(jī)之間電纜長(zhǎng)度的增加，在電動(dòng)機(jī)接線端子上將產(chǎn)生近2倍高頻振蕩的過(guò)電壓，而且電纜越長(zhǎng)，過(guò)電壓的峰值越大，長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)性的過(guò)電壓應(yīng)力的作用將致電動(dòng)機(jī)繞組匝間絕緣的過(guò)早破壞。在文獻(xiàn)[1]中，也表明變頻器開(kāi)關(guān)器件高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)造成上升沿時(shí)間很短，電力晶體管(GTR)和IGBT通常時(shí)間小于0.1μ,GTO常處于2-10μ,這樣使電機(jī)在很短的時(shí)間內(nèi)承受很高的峰值電壓；有些電機(jī)制造商給出了可以接受的上升時(shí)間，一般希望上升時(shí)間大約為5μ，而且過(guò)電壓和入射電壓、反射電壓都在tr上升時(shí)間內(nèi)同時(shí)急劇增加，這對(duì)電機(jī)來(lái)講，長(zhǎng)時(shí)間的作用會(huì)損壞電機(jī)。在文獻(xiàn)[2]中，PWM驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出電壓幅值和頻率通過(guò)控制逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)改變的，高的開(kāi)關(guān)頻率最明顯的優(yōu)點(diǎn)是減少低次諧波，可以減少輸出濾波器的容量，但過(guò)快的電壓變化能夠引起嚴(yán)重的絕緣問(wèn)題，對(duì)于每個(gè)脈沖的前沿和后沿在短時(shí)間內(nèi)都有高頻衰減振蕩，而且峰值電壓的85％都降落在第一個(gè)線圈上的第一匝，易引起匝間故障。2．變頻器電源的諧波 變頻器的主電路一般為交-直-交組成，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開(kāi)關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào)。在整流回路中，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng)。在逆變輸出回路中，輸出電壓信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形，對(duì)于GTR大功率逆變?cè)?，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變?cè)腜WM最高載頻可達(dá)15kHz。同樣，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾。諧波電壓和電流對(duì)電動(dòng)機(jī)影響更大，會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的鐵耗和銅耗，使電動(dòng)機(jī)溫度上升，效率下降，并產(chǎn)生噪聲，還會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)，甚至造成電機(jī)損壞，諧波還對(duì)通信以及電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，影響周圍設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí)，諧波引起電纜內(nèi)耗加大，電纜發(fā)熱，縮短電纜的使用壽命；而高次諧波對(duì)電容的影響更為突出，含有高次諧波的電壓加至電容兩端時(shí)，由于電容器對(duì)高次諧波的阻抗很小，所以電容器很容易發(fā)生過(guò)負(fù)荷導(dǎo)致?lián)p壞。高次諧波的干擾，往往還會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)保護(hù)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，造成電網(wǎng)停電，嚴(yán)重影響用電設(shè)備的正常工作。同時(shí)，高次諧波電流還通過(guò)電纜向空間輻射，對(duì)通訊設(shè)備也產(chǎn)生干擾信號(hào)。文獻(xiàn)[6]中，用傅立葉分析方法把PWM變頻器輸出脈沖進(jìn)行頻譜分析，由于PWM在三相橋式逆變電路情況下，根據(jù)晶體管V1-V6的導(dǎo)通和截止的不同組合，三相輸出端U、V、W相對(duì)于直流回路的中點(diǎn)0的電位分別為+E/2或-E/2,而輸出線電壓為+E、-E、0。經(jīng)過(guò)分析，得到三相變頻器輸出線電壓的基波和諧波幅值，諧波含量和幅值比較高，對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響比較嚴(yán)重。解決方案初探 1抑制諧波常用的方法 逆變器是電力電子裝置中的重要組成部分，是不間斷電源、交流電氣傳動(dòng)、中頻電源等許多設(shè)備的核心，因而其研究工作倍受人們的關(guān)注，研究的焦點(diǎn)是如何方便地調(diào)節(jié)逆變電源的輸出電壓和頻率，并降低諧波含量，改善輸出波形。迄今為止，降低諧波含量和調(diào)節(jié)輸出電壓（大小或頻率）的常用措施有：（1）對(duì)逆變電源的開(kāi)關(guān)進(jìn)行高頻PWM調(diào)制，使逆變器輸出為高頻等幅的PWM波；（2）通過(guò)改變逆變電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在主電路上進(jìn)行波形重構(gòu)以實(shí)現(xiàn)階梯波形輸出，減小低階高次諧波含量； 對(duì)于高頻PWM調(diào)制來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)頻率越高，諧波含量越小，但開(kāi)關(guān)損耗也越大，故不宜用在大功率逆變電源中。而波形重構(gòu)方式往往需要多個(gè)逆變器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的疊加。波形重構(gòu)的級(jí)數(shù)越多，出現(xiàn)的最低諧波次數(shù)越高，但主電路和控制電路也越復(fù)雜，相應(yīng)地控制難度也越大，輸出電壓的調(diào)節(jié)也不甚方便，因此這種方式通常只在大功率逆變電源中采用。理論分析表明，早在1973年提出的消諧控制策略能有效地克服上述問(wèn)題，它只需要較少的開(kāi)關(guān)脈沖數(shù)即可完全消除容量較大的低階高次諧波，取得很好的濾波效果，具有開(kāi)關(guān)頻率低、開(kāi)關(guān)損耗小、電壓利用率高、濾波容量小等許多優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)逆變電源PWM控制的理想方法。然而該方法經(jīng)過(guò)近二十年的研究至今仍未實(shí)際應(yīng)用，其主要原因是消諧模型的求解復(fù)雜，難以獲得實(shí)時(shí)控制。文獻(xiàn)[5]中，提出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)輸出電壓調(diào)制比、載波頻率和逆變電路開(kāi)關(guān)滯時(shí)等參數(shù)，可以減少諧波對(duì)電機(jī)的影響。以上的消除諧波多是從變頻器的逆變側(cè)出發(fā)，通過(guò)各種有效措施來(lái)減少輸出的諧波含量。從諧波對(duì)電網(wǎng)的影響來(lái)看，治理諧波問(wèn)題基本思路是：第一，對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行有效地控制，改造本身的性能，使其功率因數(shù)可控制為1，不產(chǎn)生諧波；第二，裝諧波補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)償諧波源，使其注入電網(wǎng)的諧波幾乎為0.傳統(tǒng)裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置的方法是采用LC調(diào)諧濾波器，它的基本原理是利用LC串聯(lián)諧振，為濾除特定次諧波提供阻抗極低的通路，使其不注入電網(wǎng)，同時(shí)還可以補(bǔ)償無(wú)功功率。如圖(1)所示，這種消諧方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不必要控制回路，運(yùn)行費(fèi)用低，造價(jià)相對(duì)也較低，一直被廣泛使用。這種方法主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響，容易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大，使LC濾波器過(guò)載甚至燒毀。但是目前LC濾波器仍是補(bǔ)償諧波的主要手段，而且常用單調(diào)諧和二階高通濾波器組合來(lái)濾波，二階高通其結(jié)構(gòu)如圖(1)。由于LC濾波器本身缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外都探索采用其他濾波方式來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)諧波抑制。有源濾波器(APF)就是一種能夠彌補(bǔ)無(wú)源濾波器不足的新型濾波設(shè)備。它的基本原理是向系統(tǒng)電網(wǎng)注入補(bǔ)償諧波電流，以抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。如圖(2)所示。有源濾波器基本原理可用如下一組公式來(lái)描述： , , ,，式中 表示為負(fù)載電流的基波分量； 但是有源濾波器的使用要求有較大的容量來(lái)提供足夠的補(bǔ)償電流。因此，文獻(xiàn)[7]又提出了混合型有源濾波器，它的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)合了無(wú)源濾波器和有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)，克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn)，又可獲得良好的補(bǔ)償性能。無(wú)源LC濾波器典型組成可以濾除特征諧波，如5、7、9、11等，這樣，絕大多數(shù)由諧波源產(chǎn)生的諧波已由LC濾波器濾除，有源濾波器只需要補(bǔ)償LC濾波器未能補(bǔ)償?shù)闹C波，因而，有源濾波器只需要提供很小的補(bǔ)償電流，容量不需要很大。2．機(jī)端過(guò)電壓的抑制 在電機(jī)端子上安裝阻抗匹配器可以很大程度地消除過(guò)電壓，最簡(jiǎn)單的是并聯(lián)一個(gè)與電纜的波阻抗接近的電阻，但在電阻上功耗很大。采用阻抗匹配與濾波于一體低通濾波器，它是將電阻和電容串聯(lián)后并聯(lián)在電機(jī)接線端子相相之間，如圖(2)要阻止機(jī)端過(guò)電壓，必須正確地選擇濾波器參數(shù)，對(duì)于任意容量或電壓等級(jí)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，濾波器參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)變頻器的上升時(shí)間及幅值、電纜和電動(dòng)機(jī)的波阻抗及電纜長(zhǎng)度來(lái)確定。文獻(xiàn)[3]中試驗(yàn)表明，一般來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的容量越大，變頻器的上升時(shí)間就越長(zhǎng)，電纜和電動(dòng)機(jī)的波阻抗就越小，濾波器的參數(shù)Rf和Cf則相應(yīng)減小。對(duì)于濾波電阻Rf的阻值應(yīng)該與電纜的波阻抗Z0相等，而電動(dòng)機(jī)的沖擊阻抗(或波阻抗)遠(yuǎn)大于Z0,這樣負(fù)載阻抗近似為電阻，電纜末端的負(fù)載阻抗與電纜的波阻抗相匹配，那末在電機(jī)機(jī)端就不會(huì)產(chǎn)生電壓波的全反射，也不會(huì)形成過(guò)電壓。濾波器的Rf和Cf與電動(dòng)機(jī)端過(guò)電壓的關(guān)系：(1)濾波器的電容值Cf越大，Rf越小，過(guò)電壓倍率(上升沿處的電壓峰值Vm與穩(wěn)態(tài)值V之比)就越小；(2)過(guò)電壓倍率隨電容增加而變化幅度與Rf有關(guān)，Rf越大，過(guò)電壓倍率隨電容變化幅度越小，當(dāng)Rf大于一定阻值時(shí)，過(guò)電壓倍率隨電容的增加，變化幅度很??； 濾波器的Rf與Cf與電動(dòng)機(jī)端上升沿時(shí)間的關(guān)系：(1)Rf越小，上升沿時(shí)間tr就越大，且隨Cf的增大而增加，但Cf超過(guò)一定值時(shí)，tr趨于飽和，與電容值無(wú)關(guān)；(2)電纜長(zhǎng)度L越長(zhǎng)，上升沿時(shí)間也相應(yīng)增加，這樣電壓變化率就越?。?在文獻(xiàn)[9]中，為了抑制電動(dòng)機(jī)端電壓反射現(xiàn)象，可采用RC一階無(wú)源濾波器來(lái)顯著減少電動(dòng)機(jī)端的過(guò)電壓，消除了高頻阻尼震蕩現(xiàn)象，從而避免電動(dòng)機(jī)絕緣的快速老化甚至損壞。通過(guò)分析表明，電壓反射現(xiàn)象與逆變器輸出脈沖的上升時(shí)間以及電纜的長(zhǎng)度有關(guān)，PWM上升時(shí)間越短，電纜長(zhǎng)度越長(zhǎng)，反射越明顯。在文獻(xiàn)[8]中提出使用新的逆變器輸出濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠有效減少高頻諧波引起電動(dòng)機(jī)軸承和絕緣損害。新的濾波器是由LC濾波器和RLC濾波網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)構(gòu)成，如圖(3)LC濾波器由變頻器開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調(diào)諧，能夠十分有效地濾掉開(kāi)關(guān)頻率出地電壓諧波，在開(kāi)關(guān)頻率處阻抗為無(wú)窮大，濾波器的諧振角頻率為，對(duì)于RLC濾波器而言,也要滿足一定的條件。此種新的濾波器結(jié)構(gòu)使輸出波形比較平緩，可以降低輸出脈沖的過(guò)電壓和上升沿時(shí)間，相對(duì)于傳統(tǒng)的并在電動(dòng)機(jī)出口的RC濾波而言，如圖(4),它能夠很好的消除過(guò)電壓對(duì)電機(jī)的影響。總結(jié) 從上述所講，PWM變頻器所產(chǎn)生的諧波和過(guò)電壓對(duì)電網(wǎng)和對(duì)電機(jī)的影響是十分嚴(yán)重的，盡管目前已經(jīng)提出了各種解決方法，但是對(duì)于諧波而言，所引起得一些基本概念還沒(méi)有統(tǒng)一定義，諧波治理還停留在無(wú)源階段，需要大量工作來(lái)使有源和混合型濾波器投入實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)于PWM輸出脈沖所產(chǎn)生過(guò)電壓?jiǎn)栴}，如何有效抑制，基本都用無(wú)源RC來(lái)抑制，對(duì)于參數(shù)的選取比較麻煩，如果尋求一種更高效防止過(guò)電壓的電路，能夠?qū)崟r(shí)的檢測(cè)PWM上升沿和下降沿，及時(shí)的補(bǔ)償過(guò)電壓來(lái)提高效率，減少電機(jī)的損壞和使用壽命。