逆变器的H桥如何改进EMC

逆变器中的H桥电路对电磁兼容性（EMC）有显著影响，特别是当涉及到PWM（脉宽调制）信号的使用时。H桥是一种常用的电路拓扑，用于驱动电机和其他负载，能够控制电流的正反向流动，实现双向运动或交流输出。在逆变器中，H桥通常用来将直流电转换成交流电，这个过程会产生特定的EMC挑战，包括：

逆变器的H桥

电磁干扰（EMI）的产生

• PWM信号的谐波：H桥逆变器利用PWM信号来控制功率晶体管的开关，PWM信号的快速上升和下降沿会产生丰富的谐波成分，这是EMI的主要来源之一。
• 共模电流：在H桥电路中，当开关状态改变时，会在电路中产生共模电流，尤其是当所有开关同时开启或关闭时。共模电流会在电缆和外壳中循环，产生辐射干扰。
• 瞬态电压和电流：开关过程中产生的瞬态电压和电流也会导致EMI，尤其是在高频率和大功率的逆变器中更为明显。
  
  

对EMC的影响

• 辐射干扰：上述的谐波和瞬态电流会以电磁波的形式辐射出去，干扰附近的电子设备和通信线路。
• 传导干扰：EMI可以通过电源线或信号线传导至其他设备，影响其正常运行。
• 敏感度：逆变器本身也可能成为敏感设备，受到外部EMI的影响，导致性能下降或误操作。
  
  

解决方案
改进逆变器中H桥电路的电磁兼容性（EMC）是一项关键的设计挑战，尤其在高功率和高速开关应用中。在设计逆变器时，必须综合考虑H桥电路的EMC特性，通过上述措施来达到EMC标准，确保逆变器在实际应用中的安全性和可靠性。以下是一些可以实施的技术和策略来改善逆变器的EMC性能：

为了减轻H桥逆变器对EMC的影响，可以采取以下措施：

• 使用EMI滤波器：在逆变器的输入和输出端加入EMI滤波器，以减少传导和辐射的电磁干扰。滤波器可以包括电感、电容和共模扼流圈，用于抑制特定频率范围内的噪声。
• 隔离电源：采用隔离电源可以减少地环路电流，提高系统的EMC性能。
• 优化PCB布局：合理的布局和接地策略可以减少辐射和传导干扰，如使用多层板、地平面、和正确的布线技术。确保良好的接地，减少地弹问题。
• 软开关技术：采用零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）等软开关技术，可以减少开关过程中的电磁干扰。
• 屏蔽和接地：对逆变器进行适当的屏蔽，并确保良好的接地，可以减少辐射干扰。
• 电缆和连接器管理：使用屏蔽电缆和连接器，确保屏蔽层正确接地，以减少辐射干扰。减少电缆长度，使用绞线或双绞线，以减少天线效应。
  
• 热设计：良好的热设计可以防止过热，减少由于温度变化引起的EMI。
  
• 控制算法（优化PWM调制策略）：通过优化PWM控制算法，如采用随机化PWM频率或斜坡载波技术，可以减少特定频率的谐波分量。
  

（1）采用随机PWM或载波相移PWM（CPS-PWM）技术可以分散谐波频谱，减少特定频率的谐波含量，从而降低EMI。
（2）使用斜坡载波技术，通过改变PWM载波的形状或频率，可以减少开关频率相关的谐波。
（3）在控制软件中加入滤波和延迟，以减少数字信号的边沿陡峭度，降低EMI。
（4）实施智能关断和启动序列，减少开关瞬变。