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一.背景与问题分析
无刷电机(Brushless Motor)是一种高性能的电机类型,它通过电子换向而不是机械换向来实现电机的运行。无刷电机广泛应用于无人机、电动汽车、工业自动化等领域,因其高效率、长寿命和低维护成本而备受青睐。在高速无刷电机中,EMC的问题往往是整个项目的重点及难点,从开始整改到整改结束需要花费大量的时间,因此我们需要正确的认识到EMC超标的原因以及其对应的整改方法。
二.整改前
三.整改措施
为让电机达到十万转的高转速,初始设置的载波频率为40KHZ,相较于其他电机,频率高了一倍。在这个情况下其他整改方法始终无法有效的改善EMC,将频率降至30KHZ并且将MOS的开关次数降低1/3后才有明显的改善。同时发现MOS的反向二极管的Trr(反向恢复时间)对EMC有影响,选用了更快反向恢复时间的MOS。测试数据如下图,500KHZ~1MHZ余量增加了约3dB且尖峰波形有所平缓;因PCBA的特殊布局,在其中有两根高压的电源线需要与其他信号线捆绑在一起,将高压线改为双绞线后,引线之间的相互干扰小了很多;电机线串锰锌共模电感,感量大约50mH,电感前后并1uF X电容,对500KHZ~2MHZ区间内的EMC改善明显,传导测试pass。电机线再串镍锌共模电感,感量约为60uH,对30MHZ~50MHZ区间内的EMC改善明显,功率骚扰pass。
四.整改后
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五:总结与建议
1. 改善干扰源:在高速无刷电机控制中,最主要的干扰源就是由MOS、IGBT等开关器件组成的驱动电路。在不影响高速电机性能的情况下,减小MCU载波频率,降低开关管的开关速度,选择合适参数的开关管,均可以有效的降低EMC干扰。
2. 减少干扰源的耦合路径:优化PCBA的走线、布局可以有效的改善EMC,线路相互耦合会产生更大的干扰。特别是高频信号线,应尽量避免走线形成环路,避免走线形成天线,有必要时可以增加屏蔽层,将耦合的产生减少。
3.封堵干扰的手段:EMC改善中最常用的就是各类电感与电容了,针对不同的干扰选用合适的参数。Y电容与共摸电感针对共摸干扰,X电容针对差模干扰。在电感磁环中也分为高频磁环与低频磁环,必要时需要同时加上两种电感。