矩阵式变换器的电磁干扰电路设计

概述：
矩阵式变换器是AC/AC直接变换，电网和负载会相互直接影响，电网的波动会直接对负载（如异步电机）产生干扰。这些干扰源通过传导和辐射等方式对输出和输入电流、电压产生影响，必须想办法将其抑制或减少在可以接受的范围之内。

矩阵式变换器是一种强迫换相的交－交变换器，它由9个可控的双向开关，利用PWM控制将交流供电电源直接变换成负载所需的变压变频电源，其结构如图 1所示。双向开关使用两个IGBT共集电极反向串联，利用器件内部的续流二极管以阻挡反向电压，结构紧凑，方便简单，开关损耗也较低。输入侧的L－C滤波 器可有效减少输入电流的开关频率谐波。

图1：矩阵式变换器的原理性结构图

EMI分析
矩阵式变换器是AC/AC直接变换，电网和负载会相互直接影响，电网的波动会直接对负载（如异步电机）产生干扰；用IGBT和反并联二极管构成的双 向开关，以及它们的控制电路DSP和CPLD等高速集成电路，都存在着高的di/dt，它们通过线路或元器件的引线电感引起瞬态电磁噪声，其频率为几千 Hz，成为不可忽略的噪声源；PWM调制技术在各种电力电子装置中的广泛应用，在它们的主功率电路中，通常会流过一系列的PWM功率脉冲，其重复频率视应 用场合可达几千Hz，因而这些脉冲电流中所包含的谐波可以达到几MHz乃至几十MHz的范围，而且它们产生的电磁噪声强度很大；而周围的设备和装置也会辐 射电磁波，它们也成为不可忽视的干扰源。这些干扰源通过传导和辐射等方式对输出和输入电流、电压产生影响，必须想办法将其抑制或减少在可以接受的范围之 内。

世界各国对电气设备的电磁兼容性均制定了相应的标准，特别是西欧，从1996年1月开始已强制严格执行其标准，我国也有相应的标准和法规，因此，必须采用输入滤波器减少矩阵式变换器产生的开关频率谐波，本文重点介绍输入滤波器的设计。
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