考虑IGBT寄生参数的PWM整流器传导干扰研究

摘要

随着电力电子技术迅猛发展，电力电子设备逐渐往高频化、高容量、高功率的方向发展，应用脉宽调制方式的PWM整流器系统得到广泛的应用，这同时也加据了电磁干扰的产生。PWM整流器中的大功率开关器件IGBT的导通与关断瞬间会产生很大的EMI不仅影响自身设备和负载的正常工作，而且也会对周围电磁环境产生影响，比如使减少设备的使用寿命，严重的会伤害操作员的身体健康。因此，对PWM整流器的传导干扰的研究是非常必要的。
　　本文以PWM整流器为研究对象。首先介绍了电磁干扰与电磁兼容的相关概念，课题国内外研究现状;其次利用精密阻抗分析仪测量整流系统中的无源器件出并通过测得结果计算相应的寄生参数值，通过AnsoftQ3D软件建立了IGBT模块的3D模型，仿真提取IGBT内部寄生参数以及IGBT与散热片之间的寄生参数;最后使用Saber仿真软件建立PWM整流器系统的时域仿真模型，对比分析了理想状态下、考虑无源器件寄生参数情况下、考虑IGBT寄生参数情况下对系统共模干扰与差模干扰的影响。仿真结果显示对共模干扰影响较大的是IGBT模块的寄生电容参数，第一种情况几乎没有传导干扰产生;第二种情况差模干扰占主导地位，但是噪声值在国标规定范围内;第三种情况共模干扰占主导地位，而且共模噪声差模噪声值都超过了国际规定。最后，利用频谱接收机对整个PWM整流器系统的交流侧进行传导干扰的实验测量，所得频谱表明系统的差模噪声与共模噪声都超过了国家标准规定的限值79dBuV，而且共模噪声值要大于差模噪声值，从而验证仿真结果的准确性。
　　本文提出的基于PWM整流器等效电路时域仿真模型以及提取IGBT模块寄生参数的方法为实践研究预测功率变流系统传导干扰提供了参考，此研究可以推广到预测正逆变器系统、直流变流系统电磁干扰的研究中。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景、目的和意义

1．2 电磁兼容与电磁干扰概述

1．3 国内外研究现状

1．3．1 电磁兼容研究现状

1．3．2 IGBT寄生参数研究现状

1．3．3 整流器EMC研究现状

1．4 课题研究内容与创新点

第二章 PWM整流器传导干扰研究概述

2．1 PWM整流器的传导干扰研究的理论基础

2．1．1 差模干扰与共模干扰

2．1．2 PWM整流器的传导干扰问题

2．2 传导干扰的预测

2．2．1 传导干扰预测方法

2．2．2 传导干扰预测常用软件

2．3 传导干扰的测试

2．3．1 传导干扰测量基本单位

2．3．2 传导干扰测量标准

2．3．3 传导干扰测量仪器

2．4 本章小结

第三章 无源器件高频特性研究

3．1 电阻元件高频特性

3．2 电容元件高频特性

3．3 电感元件高频特性

3．4 本章小结

第四章 IGBT寄生参数的提取

4．1 IGBT封装模块介绍

4．2 提取IGBT封装模块内部寄生参数

4．3 提取IGBT封装模块对散热片的寄生参数

4．4 本章小结

第五章 考虑IGBT寄生参数的PWM整流器传导干扰研究

5．1 PWM整流器的工作原理

5．2 共模差模等效电路模型

5．3 PWM整流器传导干扰仿真分析

5．3．1 理想电路模型

5．3．2 考虑无源器件寄生参数的电路模型

5．3．3 考虑IGBT寄生参数的电路模型

5．4 实验测试布置

5．5 实验测量

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢