[发明专利]面向交流驱动系统的混合EMI滤波器设计方法

权利要求书

1.一种面向交流驱动系统的混合EMI滤波器设计方法，包括如下步骤：

(1)对交流驱动系统电机侧的共模电压时域波形进行测量，之后对其进行快速傅里叶变换，分析共模电压的频谱特点，得到共模电压的时域幅值大小以及共模噪声的主要分布频段；

(2)计算确定系统所需的滤波器插入损耗，基于等效电容原理设计有源EMI滤波器，其包括采样环节、放大环节和补偿环节；

(3)根据有源EMI滤波器的器件参数及选型对其进行实物制作，并测试接入有源EMI滤波器后系统电机侧的共模电压，验证有源EMI滤波器对系统共模干扰的抑制效果；

(4)针对系统共模噪声过大以及滤波器饱和问题，引入共模电感与有源EMI滤波器组成混合EMI滤波器，通过设计共模电感参数，使混合EMI滤波器满足交流驱动系统的共模干扰抑制要求。

2.根据权利要求1所述的混合EMI滤波器设计方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过以下公式计算滤波器插入损耗：

IL_DM,CM＝20lgV_DM,CM-20lgV_PK

其中：IL_DM,CM为系统所需的滤波器插入损耗，V_DM,CM为未接入滤波器前系统电机侧的共模电压，V_PK为EMC标准电压限值。

3.根据权利要求1所述的混合EMI滤波器设计方法，其特征在于：所述采样环节包括三个采样电容C₁以及一个采样电阻R₁，三个采样电容C₁的一端分别挂接在交流驱动系统与电机之间的三相输出电缆上，三个采样电容C₁的另一端采用星形接法且中性点与采样电阻R₁的一端相连，R₁的另一端作为采样环节的输出端，采样环节的截止频率f_L的表达式如下：

其中：c₁为采样电容C₁的电容值，r₁为采样电阻R₁的电阻值。

4.根据权利要求1所述的混合EMI滤波器设计方法，其特征在于：所述放大环节包括六个电阻R₃～R₇、一个运算放大器、一个直流供电电源、两个二极管D₁～D₂、一个NPN型晶体管T₁以及一个PNP型晶体管T₂，其中运算放大器的正相输入端与R₄的一端相连，R₄的另一端接地，运算放大器的反相输入端与R₃的一端以及采样环节的输出端相连，运算放大器的正极电源端与R₅的一端、T₁的集电极以及直流供电电源的正极相连，运算放大器的负极电源端与R₆的一端、T₂的集电极以及直流供电电源的负极相连，R₅的另一端与T₁的基极以及D₁的阳极相连，D₁的阴极与D₂的阳极以及运算放大器的输出端相连，D₂的阴极与R₆的另一端以及T₂的基极相连，T₁的发射极与R₇的一端相连，R₇的另一端与R₈的一端相连作为放大环节的输出端，R₈的另一端与T₂的发射极相连。

5.根据权利要求4所述的混合EMI滤波器设计方法，其特征在于：所述放大环节在运算放大器后面接入推挽电路来提高其电流输出能力，同时引入了二极管进行防止交越失真处理，使得推挽电路的加入不会对有源EMI滤波器其他部分的设计产生影响；此外，放大环节中的晶体管输出侧增加两个相同阻值的电阻R₇和R₈，用来引入负反馈防止晶体管损坏，可以防止晶体管在工作中发生热失控问题。