國際應用計算電磁學協會(Applied Computational Electromagnetics Society，簡稱ACES)成立于1985年，是全球規模最大、影響力最深遠的計算電磁學專業協會之一，旨在為國內外微波毫米波領域的科研工作者與工程技術人員，搭建起廣泛交流科研成果與最新進展的優質平臺。

本次會議的最佳學生論文獎(Best Student Paper Award)評選中共45篇論文進入候選，最終19篇論文脫穎而出。

基于 IGBT 電路在非接觸磁場干擾下響應的實驗研究

(ACES-China 2025 獲獎論文)

一、論文基礎信息

論文標題：Experimental Study of IGBT-based Circuit Responses to Varying Non-Contact Magnetic Field Interferences

獲獎情況：2025 ACES-China 2025 Best Student Paper Award

作者及單位：Zheng-Wei Du, Kai-Yi Yang, Zhe Chen, Rongchuan Bai, and Wen-Yan Yin(Zhejiang University)，Rui Wu(Zhejiang Grecon Semiconductor Co., Ltd.)

二、研究背景與意義

1. 行業痛點

隨著高功率轉換電路功率密度提升與小型化發展，核心器件(如 IGBT，絕緣柵雙極型晶體管)面臨更復雜的電磁環境，易受電磁干擾(EMI)影響，可能導致：電能質量下降;模塊壽命縮短;電路功能異常等問題。

2. 現有研究缺口

當前針對 IGBT 電路電磁干擾的研究多集中于等效電路分析與仿真(如行為模型構建、高頻共模等效模型、驅動參數對傳導 EMI 的影響等)，但關于不同非接觸磁場干擾(MFI)下功率電路響應的對比研究較少，本文旨在填補這一空白。

三、實驗平臺設計

1. 核心組成

圖1 測試平臺示意圖

四、實驗內容與關鍵結果

論文針對3 類非接觸磁場干擾，依據國際標準(IEC 61000 系列)設計實驗，分析電路響應規律：

1. 突發脈沖干擾(符合 IEC 61000-4-4 標準)

實驗參數：雙指數脈沖波形，干擾周期 20ms(匹配 IGBT 輸出波形)，測試電壓 2000V/3000V，每突發脈沖數 5 個 / 10 個;

核心結果：對電路響應影響顯著，主要干擾輸出電流特性(對比圖 2 “無干擾輸出” 與圖 3、4 “干擾后輸出”，電流波動明顯)。

2. 調制脈沖干擾

實驗參數：1GHz 正弦波疊加方波調制，方波頻率 50Hz/100Hz(匹配 IGBT 逆變輸出)，占空比 30%，需外接功率放大器驅動干擾線圈;

核心結果：主要導致輸出電壓失真，正弦波注入期間電壓波形持續下降(見圖 5、6)。

3. 浪涌干擾(符合 IEC 61000-4-5 標準)

實驗參數：1.2/50μs 波形(10%-90% 上升時間，50% 下降時間 50μs)，測試電壓 3000V;

核心結果：干擾主要發生在波形上升階段;高幅值干擾下出現阻尼振蕩，干擾結束后電路恢復正常輸出(見圖 7)。

五、研究結論與價值

1. 核心結論

不同類型的非接觸磁場干擾對 IGBT 基功率電路的影響具有特異性：

突發脈沖→主要影響電流輸出;

調制脈沖→主要導致電壓失真;

浪涌干擾→引發阻尼振蕩(上升階段干擾最強)。

2. 應用價值

為 IGBT 基功率電路的磁場抗擾度分析與功率轉換電路可靠性優化設計提供了關鍵實驗依據，可指導高功率密度電路的電磁兼容(EMC)設計，減少干擾導致的性能損耗與壽命問題。