EMI干扰源头是功率器件,通过回路或者空间电磁波对外发射干扰,通常逆变器对于EMC的处理为:①在满足效率与温升的基础上,增加RC与减缓驱动设计;②端口增加Π滤波器;③其他部分会在后续章节描述。
1.PV侧滤波器设计

PV侧一共两级滤波,功率板一级,另外一级使用绕磁环及箱壁增加EMI滤波小板。功率板级滤波主要解决开关电源传导级干扰,但滤波后离端口过远,线束会有干扰耦合进入,所以再增加一级后可以完美解决传导以及辐射问题。
通常过滤板共模电感建议材质为纳米晶(参考MPPT功率为3KW,建议感量做到2.5-3mH)绕线磁环材质使用铁氧体,其他参数参考上图。
2.BUS侧滤波

BUS正负对大地增加10nF Y电容,如果是低压储能,BAT侧BUS也需要增加10nF。
3. 高压储能BAT侧滤波器

EMC法规对于线束小于3m的DC端口不需要测试传导发射,所以该端口功率板的共模电感不做具体要求,功率板的X Y电容也可以适当减少,但由于滤波器远离端口,所以还是需要增加一级滤波,作为高频谐波的能量抑制,来通过辐射发射测试。
4. 低压储能BAT侧滤波器

低压储能的电池端口EMC问题比较难,大电流当中含有高能量谐波能量,产生的干扰磁场会耦合到附近所有端口中。当前,低压储能逆变器市场上EMC有两种方案:
针对于一代机:由于内部空间狭小,BAT侧不加共模电感,仅采用跑道型纳米晶磁环直穿过铜排1T,磁环前后增加电容滤波,机器外部BAT端口线束用大磁环绕3-4T。
针对于二代机:取消了外部线束的磁环,在BAT端口放置纳米晶铜排电感,前后增加电容滤波。
5.交流侧滤波器

当前交流侧传导测试需要测试AC端口,LOAD端口,GEN端口不需要测,所以交流侧省去GEN端口滤波器。
逆变电感后需就近增加Y电容接地,它的地不可以与BUS或者交流侧Y电容共地。功率板继电器后为板级EMC滤波器,具体参数参考上图,后一级使用绕线磁环与滤波小板。
6.辅助电源输入滤波

逆变器的辅助电源产生的干扰可以被端口的滤波器吸收,如果空间不允许,CLC可以缩减为CL或者LC。
7.逆变器外接线缆通讯滤波

逆变器EMC测试需要接上配件(客户端使用时候,会用到的端口配件都需接上测试),在控制板插座口(通过排线接到机器箱壁)的地方增加Y电容滤波,消除本身电路产生的通讯干扰以及外接耦合到它的干扰。再增加磁环来解决配件带出的干扰。(机器内部开关电源耦合干扰较大,会通过排线引出机器,不加磁环无法解决配件带出去的干扰)。
针对屏幕的排线,通常不需要加磁环,只需要将屏幕板上的TTL收发信号对大地增加Y电容以及参考地对大地。
8.干扰源降噪

针对逆变器产品,大多数干扰的来源只有3个:BOOST二极管、IGBT、功率电感,次要干扰源是辅助电源,但辅助电源的干扰基本都可以被端口的滤波器吸收。电流从干扰源头流出多少,就会通过其他路径流回多少。解决EMI最直接的方式是通过电容:干扰电流从电容流回源头;电感提供阻抗分压,消耗干扰电流。
在原理图设计时候,可以参考以下建议,降低源头噪声:
- 在满足机器效率温升的情况下,降低驱动速度;合理设计驱动上升沿与下降沿;
- 在二极管、IGBT、MOS上适当增加RC/C吸收,减缓尖峰震荡
在辅源变压器原边增加RCD;副边二极管增加RC;变压器原边副边增加跨接Y电容;变压器增加屏蔽层,屏蔽层接原边地(LLC也是一样)


