0.引言

隨著工控行業一體化，集成化的快速發展，對系統EMC帶來了新的挑戰，特別是系統中作為驅動核心的驅動器，作為強干擾源會干擾和自擾系統中的敏感設備。為適應不同的行業與場景應用，驅動器需要多等級的EMI設計，來靈活應對不同的需求，本文以IEC 61800-3中EMI限值要求為基準，針對三相交流輸入驅動器給出了多等級的濾波設計方案。

1.EMI等級類簡述

1.1 等級簡述

C1等級: 驅動器應用在民用或商業環境場合（額定電壓＜1000V）。

C2等級：驅動器應用在工業、民用或商業環境場合，特別是民用或商用環境，需要由專業的人員進行安裝和調試（額定電壓＜1000V）。

C3等級：驅動器應用在工業區域或技術區域環境中（額定電壓＜1000V）。

C4等級: 額定電壓＞1000V或額定電流＞400A，或者預期應用在工業區域或技術區域環境中的復雜系統中的驅動器。

1.2 限值

（1）C1和C2限值如下表：

表1 C1和C2傳導發射限值

表2 C1和C2輻射發射限值

（2）C3限值：

表3 C3傳導發射限值

表4 C3輻射發射限值

C4：無具體限值，需客戶和制造商協商決定，目前行業多以C3等級要求，避免C4等級復雜風險分析與管理。

2.C1等級的EMI設計方案

2.1 輸入一級LC濾波與輸出磁環的設計方案

1. C13/C14/C15為端口差模濾波，一般0.22uF~2.2uf左右；
2. L1共模電感為mH級，根據驅動器功率進行選擇，一般在2mH~8mH左右，可適當增加差模感量（3%→6%），減小差模電容的體積壓力；
3. C1/C2/C3星接差模濾波，一般0.1uF~2.2uF左右，可采用模塊化電容（三個電容集成在一起），減小體積；
4. C4為差模星接點對地的共模濾波，一般0.01~1uF左右，C4要結合漏電流要求進行選取。
5. L2輸出共模濾波，一般為非晶環形磁環，一匝約為uH級感量，對EMI、RE、運行漏電流都有很大的改善。

① C5/C6/C7為高頻濾波，一般1nf~4.7nf左右，選配設計，根據需要進行預留；

② C7/C8為母線濾波，一般2.2nf-0.47uf左右，可結合端口L1形成LC濾波而不需要端口星接部分電容，具體根據設計需求定。同時要確認電容是否滿足安規要求。

③ 母線差模和共模的濾波結合，選配設計，根據需要進行預留。C9/C10的串聯可降低差模電容耐壓等級。因C9和C10的存在，同樣可降低共模電容C11的耐壓等級；C9/C10一般0.010.47uF，C11一般為2.2nf4.7nF。

④ 母線差模濾波C12，一般1nf-10nf左右，來減小母線回路面積，特別是對30MHz35MHz（RE）頻段有36dB左右的改善。

2.2 輸入兩級LC的設計方案

1.共模電感L1和L2為mH級，一般2mH~5mH左右，根據實際功率進行參數調整；

2.C17/C18/C19為端口差模濾波，一般0.22uF~2.2uf左右；

3.C13/C14/C15/C1/C2/C3星接差模，一般0.22uF1uf左右；C4/C16星接點對地電容，一般0.010.47uF左右。① 、②、③、④同上所述。

3.C2等級的EMI設計方案

3.1 輸入一級LC濾波設計方案

3.2 母線電抗器方案

2.C3等級的EMI設計方案

C1/C2/C3星接差模濾波，一般0.1uF2.2uF左右，C4為差模星接點對地的共模濾波，一般0.010.47uF左右；

①、②、③、④為選配，根據調試結果確定，一般②電路保留選取2.2nf或4.7nf。

3.總結

本文結合實際的設計整改與樣機解剖分析經驗，給出了不同EMI等級的濾波拓撲結構與參數經驗范圍，可供工程師設計參考。工程師需要注意，濾波拓撲結構可在本文基礎進行變化，靈活應對設計與測試過程中的問題。

（1） C1等級需要兩級LC拓撲或一級LC加輸出磁環可滿足要求；

（2） C2等級需要一級LC拓撲或π型拓撲可以滿足要求；

（3） C3等級需要電容濾波就可以滿足要求；

4.思考與啟示

（1） 濾波拓撲設計可結合諧波抑制電抗器進行，減少濾波器件，縮小體積；

（2） 濾波電容一般需要選用安規電容或滿足安規認證要求的電容，特別是母線高壓濾波電容，避免安規認證不通過。

（3） 對于有漏電保護場合，要從設計端考慮靜態漏電流與運行漏電流的抑制或規避方法，避免實際現場使用導致跳閘及觸電風險而帶來的客戶滿意度問題；

（4）EMI等級定義與使用環境密切相關，工程師要正向引導客戶確定合適的EMI等級需求，從設計、測試、整改及認證等環節避免無意義資源的投入；