逆变器的电磁干扰及其干扰模型研究
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论文储签名：、 、师签名一咨些鱼江。、，，。、。
１前 言
Ｌ前言
Ｌｌ电磁兼容及电磁干扰的危害
电磁 兼 容 是指电子、电气设备或系统的一种工作状态，在这种工作状态下，它们不会
因为内部或彼此间存在的电磁干扰而影响其正常工作１２】。电磁兼容性则是指电子、电气
设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力，它是电子、电气设备或系 统的一种重要的技术性能。
变器产生的电磁干扰不但影响负载的正常上作、缩短其使用寿命，而且对逆变器本身也 带来很大的危害。本文主要内容就是关于逆变器电磁干扰的研究，以ＡＮＳＹＳ为工作平
台，首先探讨 了电压型逆变 电路的 电磁 场分析有 限元模型 的建模 方法，根 据各种常用 电
路元件 的结构特点 ，用 层段相结合 的方法建立 了电感 、电容 、电阻、二 极管 以及 ＭＯＳＦＥＴ 等单个元件 模型 ，并对 所建立 的模型 进行理论 验证 ；在对单个元 件建模 的基础 上，对 电
关 键词 ： 逆 变器 ；有 限元法 ：有 限元模 型 ；电磁干 扰； 电磁辐射
西安理 工大学硕士 学位论 文
Ｔｉｔ！ｅ： ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＮ ＴＨＥ ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴｌＣ ｌＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ
（ＥＭ Ｉ） ＡＮＡＩ－ Ｙ ＳＩＳ ＡＮＯ ＥＭ ！ Ｍ ＯＯＥＬ Ｏ Ｆ ＴＨＥ ＩＮＶＥＲＴＥＲ
是辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号祸合汗扰）到另外一个电
网络；辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号藕合（千扰）到另外一个电网络１３月。因为电
力电子装置的辐射千扰较为复杂，目前相关的研究还很少，大多数关于电力电子装置ＥＭＩ 的研究都致力于传导干扰问题的分析、建模和解决上。
１３ 电力电子装置电磁干扰问题的研究现状
ｏｆａｎａｌｙｓｉｓＥＭｌＰｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｄｕｃｔｏｒ， ｃａＰａｃｉｔｏｒ， ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｄｉｏｄｅ，ＭＯＳＦＥＴ ａｎｄｓｏｏｎ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｓｅｅｌｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｂｕｉｌｔ
学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库进行检索；２ ） 为教学和
科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆 、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。
本 人学 位 论文全部或部分内容的公布 （包括刊登）授权西安理工大学研究生部办
理。
（保 密 的 学位论文在解密后，适用本授权说明）
ｉｎｖｅｒｔｅｒ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＰｌａｔｆｏｒｍ ｏｆｔｈｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ，
ｔｈｉｓ ＰａＰｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｈｒｅｅ一ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａ１ｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｉｎｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｒｔｅｒｆｉｒｓｔｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓｕｓｅｄ
（可达１叫 脚，可达 ３ｋ州脚），从而引发了严重的电磁干扰。这些干扰通过传导和辐射
的祸合方式，严重污染周围电磁环境和电源系统。为了解决电子设备在复杂的电磁环境中 的适应能力，减少各种设备相互之间的电磁干扰，使各种设备能正常运转，对电力电子装 置电磁干扰的研究已经成为刻不容缓的课题。
电力 电 子 装置在工作中，将发出强烈的电磁千扰，该干扰主要来自于半导体开关器件， 开关器件在开通和关断中，由于电压和电流在短时间内发生跳变，从而形成电磁干扰。电 力电子装置产生的电磁干扰源有以下几个主要方面：
ｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｏｍｂｉｎｇｔｈｅｌａｙｅｒａｎｄｓｅｇｍｅｎｔ，ａｎｄｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅ ｉｍＰｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅ ｍｏｄｅｌｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ
ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｓＰａｃｅ ｍｏｄｅｌｗａｓ ｂｕｉｌｔａｎｄ ｓｏｍｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｃ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓＰｒｏｖｅｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ
ａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｓｆｏｒｔｈｅｆａｒｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｎｖｅｒｔｃｒ， ｔｈｉｓＰａＰｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｍａｉｎｒａｄｉａｎｔＰｏｉｎｔｉｎ ｉｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙａｎｄｆｏｅｕｓｅｓａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅＥＭＩｏｆｈｅａｔ一ｓｉｎｋａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｏｄｅＥＭｌｏｆｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｕｒｒｅｎｔｒｉｎｇ．ＴｈｅｎＥＭｌｏｆｃｏｍｍｏｎ
独 创性 声明
秉承 祖 国 优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外 ，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。
ｒａｒｅ，ａｂ０ｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｓｈａｖｅａｃａｄｅｍｉｃａｎｄａＰＰＩｉｅｄｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ．
Ｋｅｙｗｏｒ ｄ ｓ： Ｉｎ ｖｅｒ ｔｅｒ；Ｆ ｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇ； Ｅｌ ｅｃ ｔｒ ｏｅ；ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＲａｄｉａｔｉｏｎ
压型逆变 电路 进行建模 分析，对 电路 不同空 间拓 扑的 电磁场分布 情况及其近场特 性进行
了定量分析，证明了所建模型的有效性与合理性：其次对于其远场特性，系统的讨论了 逆变电路中各辐射源的特点，重点分析了散热器引起的共模电流和高频电流回路引起的 差模电流所形成的电磁干扰，讨论在不同形状、尺寸、安装方式各种情况下散热器和高 频电流回路所产生的辐射效果；最后对于所建模型进行实验验证。由于目前对于电力电 子线路产生的电磁辐射问题极少见有文献报道，本文研究成果具有一定的参考价值。
客观 事 实 使人们认识到电磁干扰的严重危害，为了保障电子系统和设备的正常工作，
必须研究、分析预测干扰，限制人为干扰强度，研究抑制电磁干扰的有效技术手段，提高
抗干扰能力，并进行合理的设计等，以使共同环境中的系统和设备能执行各自的正常功能。
ＬＺ电力电子装置引入的电磁干扰
电力 电 子 装置作为电源与控制设备，由于其进行电能变换时的高效率而在许多行业 得到了广泛的应用，如电力系统的高压直流输电、有源滤波、超导储能，交流电机的变频 调速，广播、通信、宇航、卫星用的电源，各种工业动力设备、医疗仪器、家用电器的电 源等都要用到电力电子装置。据估计，工业生产中 ７０％的电能都通过电力电子装置变换 后才能使用。在电力电子设备为人类生产、生活带来巨大便利的同时，因其按开关工作方 式，使它的电磁兼容性能受到挑战。由于电力电子装置换流过程中产生前后沿很陡的脉冲
较大的ｄｉ／ｄｔ的电流环路也是一个辐射源，将对空间产生辐射电磁场。在大功率驱动系统
中，可达 ＺｋＡ／拼５，３０ｎＨ的杂散电感就可以激励 印ｖ的电压干扰． 口） 电 力 电子装置的高频化，开关变换电路的开关频率一般为几十ｋＨｚ到上百ｋＨｚ，现
在甚至更高，会引起强大的传导型及辐射型电磁干扰。 电力 电 子 装置中的电磁干扰按照传播途径可以分为两类，一种是传导干扰，另外一种
Ｍａ ｊｏｒ：ＰＯＷＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＡＮＤＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬＤＲ．ＶＥ
Ｎａｍｅ：ＷｅｉｈｏｎｇＣＨＥＮ ＳｕＰｅｒ ｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＳｈｏｕｚｈｉＬＩ
Ｓｉｇｎａ，ｕ『ｅ：到辱塑一
ｓｉｇｎａｔｕｒ。二鱼些些少，
ＡｂｓｔｒａＣｔ
Ｗｉ ｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏＰｍｅｎｔｏｆＰｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｔｈｅｆａｓｔｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓｃａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓＰｏｎｓｅｓＰｅｅｄ，ａｎｄｉｔＰｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｌａｒｇｅ
摘要
论文题 目：逆变器的电磁干扰及其干扰模型研究
学科 专业 ：电 力 电子与 电力 传动
研 究 生：陈渭红
签名 ：
指导 教师 ：李 守智 教 授
签名：
摘要
随 着 电 力 电子技术 的发展 ，采用 高速半 导体开关器件 ，可 以大大加 快逆变器 的动 态
响应过程，这些半导体开关器件产生的高频脉冲信号，形成很强的电磁干扰但ＭＩ ）。逆
ＩＪＪ 电力电子装置传导ＥＭＩ研究现状
传导 是 电 力电子装置中干扰传播的重要途径，很多学者从不同角度对电力电子装置 产生的传导 ＥＭＩ进行了研究，最早的研究是从单开关管的开关电源开始。
早在 １ ９８６ 年，Ｍ毗Ｊ．Ｎａｖ亡分析了开关电源ＥＭＩ的产生机理，以及共模和差模干扰
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ （ＥＭＩ）．Ｔｈｅ ＥＭＩｎｏｔｏｎｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅ ｌｏａｄ’５ ｕｓｕａｌｗｏｒｋ ａｎｄ ｃｕｔｓｔｈｅｌｏａｄ’ｓｗｏｒｋ ｌｉｆｅ，ｂｕｔａｌｓｏ ｈｕｒｔｓｉｎｖｅｒｔｅｒｉｔｓｅｌｆ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｉｓｔｈ ｃｓｉｓｉｓｍａｉｎｌｙ ａｂｏｕｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＭＩ）ｉｎ
本论 文 及 其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任
论文作者签名：胜遥丝少问年、月夸日
学位论文使用授权声明
本人 孙．残仇 在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并
已经在西安理工大学申请博士／硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：１ ） 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的
（ｌ） ｄｕ ／ｄｔ ，在电力电子器件通断瞬间，电压的跳变会在电容上产生很大的充电或放
电电流，实际的驱动电路和主电路都会存在杂散分布电容，ＩｎＦ的电容就可以产生几个 安培的电流瞬态脉冲，会对电力系统产生严重的电磁干扰。
西安理工大学硕士学位论文
（匀 ｄｉ ／ｄｔ ，开关器件在通断瞬间的电流变化会在杂散电感上感应出电压，另外，有
从 电磁 兼 容的观点出发，除了要求电子、电气设备或系统能按设计要求完成其功能外， 还有两点要求：
（ｌ）具 有 抵 抗给定的电磁千扰的能力，并且有一定的裕量； （ｚ） 不产 生 超过限度的电磁干扰．
电磁 兼 容 问题是伴随着电子技术的发展而产生的，人们在生产及生活中使用的电子、 电气设备的数量越来越多，这些设备在工作的同时必然要发射一些有用的或无用的电磁能 量，它将影响到其它设备的工作，从而形成电磁千扰。
ｍｏｄｅｃｕｒｒｅｎｔＰｒｏｄｕｃｅｄｂｙｈｅａｔ一ｓｉｎｋａｎｄｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌｍ０ｄｅｃｕｒｒｅｎｔＰｒ０ｄｕｃｅｄｂｙ
ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｒｅｎｔｒｉｎｇｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｅｆｅｃｔｏｆｈｅａｔ一ｓｉｎｋａｎｄ
ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｒｅｎｔｒｉｎｇｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ０ｎｄｉｆｅｒｅｎｔｇｅ０ｍｅｔｒｙｓｈａＰｅ，ｓｉｚｅ，
ａｓｓｅｍｂｌｅ ｗａｙ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌｗａｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ
ｅｘＰｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈａｎｋｓ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｒｅＰｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎＰｒｏｂｌｅｍ ｉｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｇｅｌｏｆｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓ
１前 言
Ｌ前言
Ｌｌ电磁兼容及电磁干扰的危害
电磁 兼 容 是指电子、电气设备或系统的一种工作状态，在这种工作状态下，它们不会
因为内部或彼此间存在的电磁干扰而影响其正常工作１２】。电磁兼容性则是指电子、电气
设备或系统在预期的电磁环境中，按设计要求正常工作的能力，它是电子、电气设备或系 统的一种重要的技术性能。
变器产生的电磁干扰不但影响负载的正常上作、缩短其使用寿命，而且对逆变器本身也 带来很大的危害。本文主要内容就是关于逆变器电磁干扰的研究，以ＡＮＳＹＳ为工作平
台，首先探讨 了电压型逆变 电路的 电磁 场分析有 限元模型 的建模 方法，根 据各种常用 电
路元件 的结构特点 ，用 层段相结合 的方法建立 了电感 、电容 、电阻、二 极管 以及 ＭＯＳＦＥＴ 等单个元件 模型 ，并对 所建立 的模型 进行理论 验证 ；在对单个元 件建模 的基础 上，对 电
关 键词 ： 逆 变器 ；有 限元法 ：有 限元模 型 ；电磁干 扰； 电磁辐射
西安理 工大学硕士 学位论 文
Ｔｉｔ！ｅ： ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＮ ＴＨＥ ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴｌＣ ｌＮＴＥＲＦＥＲＥＮＣＥ
（ＥＭ Ｉ） ＡＮＡＩ－ Ｙ ＳＩＳ ＡＮＯ ＥＭ ！ Ｍ ＯＯＥＬ Ｏ Ｆ ＴＨＥ ＩＮＶＥＲＴＥＲ
是辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号祸合汗扰）到另外一个电
网络；辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号藕合（千扰）到另外一个电网络１３月。因为电
力电子装置的辐射千扰较为复杂，目前相关的研究还很少，大多数关于电力电子装置ＥＭＩ 的研究都致力于传导干扰问题的分析、建模和解决上。
１３ 电力电子装置电磁干扰问题的研究现状
ｏｆａｎａｌｙｓｉｓＥＭｌＰｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｉｎｄｕｃｔｏｒ， ｃａＰａｃｉｔｏｒ， ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｄｉｏｄｅ，ＭＯＳＦＥＴ ａｎｄｓｏｏｎ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｓｅｅｌｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｂｕｉｌｔ
学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库进行检索；２ ） 为教学和
科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆 、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。
本 人学 位 论文全部或部分内容的公布 （包括刊登）授权西安理工大学研究生部办
理。
（保 密 的 学位论文在解密后，适用本授权说明）
ｉｎｖｅｒｔｅｒ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＰｌａｔｆｏｒｍ ｏｆｔｈｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ，
ｔｈｉｓ ＰａＰｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｔｈｒｅｅ一ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａ１ｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｉｎｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｒｔｅｒｆｉｒｓｔｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｉｓｕｓｅｄ
（可达１叫 脚，可达 ３ｋ州脚），从而引发了严重的电磁干扰。这些干扰通过传导和辐射
的祸合方式，严重污染周围电磁环境和电源系统。为了解决电子设备在复杂的电磁环境中 的适应能力，减少各种设备相互之间的电磁干扰，使各种设备能正常运转，对电力电子装 置电磁干扰的研究已经成为刻不容缓的课题。
电力 电 子 装置在工作中，将发出强烈的电磁千扰，该干扰主要来自于半导体开关器件， 开关器件在开通和关断中，由于电压和电流在短时间内发生跳变，从而形成电磁干扰。电 力电子装置产生的电磁干扰源有以下几个主要方面：
ｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｏｍｂｉｎｇｔｈｅｌａｙｅｒａｎｄｓｅｇｍｅｎｔ，ａｎｄｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅ ｉｍＰｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｏ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅ ｍｏｄｅｌｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｓｅ
ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓ，ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｓＰａｃｅ ｍｏｄｅｌｗａｓ ｂｕｉｌｔａｎｄ ｓｏｍｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｃ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓＰｒｏｖｅｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ
ａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｓｆｏｒｔｈｅｆａｒｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｎｖｅｒｔｃｒ， ｔｈｉｓＰａＰｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｍａｉｎｒａｄｉａｎｔＰｏｉｎｔｉｎ ｉｎｖｅｒｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙａｎｄｆｏｅｕｓｅｓａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｏｄｅＥＭＩｏｆｈｅａｔ一ｓｉｎｋａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｍｏｄｅＥＭｌｏｆｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｕｒｒｅｎｔｒｉｎｇ．ＴｈｅｎＥＭｌｏｆｃｏｍｍｏｎ
独 创性 声明
秉承 祖 国 优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外 ，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。
ｒａｒｅ，ａｂ０ｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｓｈａｖｅａｃａｄｅｍｉｃａｎｄａＰＰＩｉｅｄｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ．
Ｋｅｙｗｏｒ ｄ ｓ： Ｉｎ ｖｅｒ ｔｅｒ；Ｆ ｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇ； Ｅｌ ｅｃ ｔｒ ｏｅ；ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＲａｄｉａｔｉｏｎ
压型逆变 电路 进行建模 分析，对 电路 不同空 间拓 扑的 电磁场分布 情况及其近场特 性进行
了定量分析，证明了所建模型的有效性与合理性：其次对于其远场特性，系统的讨论了 逆变电路中各辐射源的特点，重点分析了散热器引起的共模电流和高频电流回路引起的 差模电流所形成的电磁干扰，讨论在不同形状、尺寸、安装方式各种情况下散热器和高 频电流回路所产生的辐射效果；最后对于所建模型进行实验验证。由于目前对于电力电 子线路产生的电磁辐射问题极少见有文献报道，本文研究成果具有一定的参考价值。
客观 事 实 使人们认识到电磁干扰的严重危害，为了保障电子系统和设备的正常工作，
必须研究、分析预测干扰，限制人为干扰强度，研究抑制电磁干扰的有效技术手段，提高
抗干扰能力，并进行合理的设计等，以使共同环境中的系统和设备能执行各自的正常功能。
ＬＺ电力电子装置引入的电磁干扰
电力 电 子 装置作为电源与控制设备，由于其进行电能变换时的高效率而在许多行业 得到了广泛的应用，如电力系统的高压直流输电、有源滤波、超导储能，交流电机的变频 调速，广播、通信、宇航、卫星用的电源，各种工业动力设备、医疗仪器、家用电器的电 源等都要用到电力电子装置。据估计，工业生产中 ７０％的电能都通过电力电子装置变换 后才能使用。在电力电子设备为人类生产、生活带来巨大便利的同时，因其按开关工作方 式，使它的电磁兼容性能受到挑战。由于电力电子装置换流过程中产生前后沿很陡的脉冲
较大的ｄｉ／ｄｔ的电流环路也是一个辐射源，将对空间产生辐射电磁场。在大功率驱动系统
中，可达 ＺｋＡ／拼５，３０ｎＨ的杂散电感就可以激励 印ｖ的电压干扰． 口） 电 力 电子装置的高频化，开关变换电路的开关频率一般为几十ｋＨｚ到上百ｋＨｚ，现
在甚至更高，会引起强大的传导型及辐射型电磁干扰。 电力 电 子 装置中的电磁干扰按照传播途径可以分为两类，一种是传导干扰，另外一种
Ｍａ ｊｏｒ：ＰＯＷＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＡＮＤＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬＤＲ．ＶＥ
Ｎａｍｅ：ＷｅｉｈｏｎｇＣＨＥＮ ＳｕＰｅｒ ｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＳｈｏｕｚｈｉＬＩ
Ｓｉｇｎａ，ｕ『ｅ：到辱塑一
ｓｉｇｎａｔｕｒ。二鱼些些少，
ＡｂｓｔｒａＣｔ
Ｗｉ ｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏＰｍｅｎｔｏｆＰｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｔｈｅｆａｓｔｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓｃａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓＰｏｎｓｅｓＰｅｅｄ，ａｎｄｉｔＰｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｌａｒｇｅ
摘要
论文题 目：逆变器的电磁干扰及其干扰模型研究
学科 专业 ：电 力 电子与 电力 传动
研 究 生：陈渭红
签名 ：
指导 教师 ：李 守智 教 授
签名：
摘要
随 着 电 力 电子技术 的发展 ，采用 高速半 导体开关器件 ，可 以大大加 快逆变器 的动 态
响应过程，这些半导体开关器件产生的高频脉冲信号，形成很强的电磁干扰但ＭＩ ）。逆
ＩＪＪ 电力电子装置传导ＥＭＩ研究现状
传导 是 电 力电子装置中干扰传播的重要途径，很多学者从不同角度对电力电子装置 产生的传导 ＥＭＩ进行了研究，最早的研究是从单开关管的开关电源开始。
早在 １ ９８６ 年，Ｍ毗Ｊ．Ｎａｖ亡分析了开关电源ＥＭＩ的产生机理，以及共模和差模干扰
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ （ＥＭＩ）．Ｔｈｅ ＥＭＩｎｏｔｏｎｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅ ｌｏａｄ’５ ｕｓｕａｌｗｏｒｋ ａｎｄ ｃｕｔｓｔｈｅｌｏａｄ’ｓｗｏｒｋ ｌｉｆｅ，ｂｕｔａｌｓｏ ｈｕｒｔｓｉｎｖｅｒｔｅｒｉｔｓｅｌｆ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｉｓｔｈ ｃｓｉｓｉｓｍａｉｎｌｙ ａｂｏｕｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＭＩ）ｉｎ
本论 文 及 其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任
论文作者签名：胜遥丝少问年、月夸日
学位论文使用授权声明
本人 孙．残仇 在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并
已经在西安理工大学申请博士／硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：１ ） 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的
（ｌ） ｄｕ ／ｄｔ ，在电力电子器件通断瞬间，电压的跳变会在电容上产生很大的充电或放
电电流，实际的驱动电路和主电路都会存在杂散分布电容，ＩｎＦ的电容就可以产生几个 安培的电流瞬态脉冲，会对电力系统产生严重的电磁干扰。
西安理工大学硕士学位论文
（匀 ｄｉ ／ｄｔ ，开关器件在通断瞬间的电流变化会在杂散电感上感应出电压，另外，有
从 电磁 兼 容的观点出发，除了要求电子、电气设备或系统能按设计要求完成其功能外， 还有两点要求：
（ｌ）具 有 抵 抗给定的电磁千扰的能力，并且有一定的裕量； （ｚ） 不产 生 超过限度的电磁干扰．
电磁 兼 容 问题是伴随着电子技术的发展而产生的，人们在生产及生活中使用的电子、 电气设备的数量越来越多，这些设备在工作的同时必然要发射一些有用的或无用的电磁能 量，它将影响到其它设备的工作，从而形成电磁千扰。
ｍｏｄｅｃｕｒｒｅｎｔＰｒｏｄｕｃｅｄｂｙｈｅａｔ一ｓｉｎｋａｎｄｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌｍ０ｄｅｃｕｒｒｅｎｔＰｒ０ｄｕｃｅｄｂｙ
ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｒｅｎｔｒｉｎｇｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｅｆｅｃｔｏｆｈｅａｔ一ｓｉｎｋａｎｄ
ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｒｅｎｔｒｉｎｇｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ０ｎｄｉｆｅｒｅｎｔｇｅ０ｍｅｔｒｙｓｈａＰｅ，ｓｉｚｅ，
ａｓｓｅｍｂｌｅ ｗａｙ ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌｗａｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ
ｅｘＰｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈａｎｋｓ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ ｒｅＰｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎＰｒｏｂｌｅｍ ｉｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｇｅｌｏｆｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓ