[size=0.882em]0. 引言
[size=0.882em]随着工控行业一体化，集成化的快速发展，对系统EMC带来了新的挑战，特别是系统中作为驱动核心的驱动器，作为强干扰源会干扰和自扰系统中的敏感设备。为适应不同的行业与场景应用，驱动器需要多等级的EMI设计，来灵活应对不同的需求，本文以IEC 61800-3中EMI限值要求为基准，针对三相交流输入驱动器给出了多等级的滤波设计方案。
[size=0.882em]1. EMI等级类简述
[size=0.882em]1.1 等级简述
[size=0.882em]C1等级: 驱动器应用在民用或商业环境场合（额定电压＜1000V）。
[size=0.882em]C2等级：驱动器应用在工业、民用或商业环境场合，特别是民用或商用环境，需要由专业的人员进行安装和调试（额定电压＜1000V）。
[size=0.882em]C3等级：驱动器应用在工业区域或技术区域环境中（额定电压＜1000V）。
[size=0.882em]C4等级: 额定电压＞1000V或额定电流＞400A，或者预期应用在工业区域或技术区域环境中的复杂系统中的驱动器。
[size=0.882em]1.2 限值
[size=0.882em]（1）C1和C2限值如下表：
表1 C1和C2传导发射限值


表2 C1和C2辐射发射限值


（2）C3限值：
表3 C3传导发射限值


表4 C3辐射发射限值


[size=0.882em]C4：无具体限值，需客户和制造商协商决定，目前行业多以C3等级要求，避免C4等级复杂风险分析与管理。
[size=0.882em]2. C1等级的EMI设计方案
[size=0.882em]2.1 输入一级LC滤波与输出磁环的设计方案


[size=0.882em]1. C13/C14/C15为端口差模滤波，一般0.22uF~2.2uf左右；
[size=0.882em]2. L1共模电感为mH级，根据驱动器功率进行选择，一般在2mH~8mH左右，可适当增加差模感量（3%→6%），减小差模电容的体积压力；
[size=0.882em]3. C1/C2/C3星接差模滤波，一般0.1uF~2.2uF左右，可采用模块化电容（三个电容集成在一起），减小体积；
[size=0.882em]4. C4为差模星接点对地的共模滤波，一般0.01~1uF左右，C4要结合漏电流要求进行选取。
[size=0.882em]5. L2输出共模滤波，一般为非晶环形磁环，一匝约为uH级感量，对EMI、RE、运行漏电流都有很大的改善。
[size=0.882em]① C5/C6/C7为高频滤波，一般1nf~4.7nf左右，选配设计，根据需要进行预留；
[size=0.882em]② C7/C8为母线滤波，一般2.2nf-0.47uf左右，可结合端口L1形成LC滤波而不需要端口星接部分电容，具体根据设计需求定。同时要确认电容是否满足安规要求。
[size=0.882em]③ 母线差模和共模的滤波结合，选配设计，根据需要进行预留。C9/C10的串联可降低差模电容耐压等级。因C9和C10的存在，同样可降低共模电容C11的耐压等级；C9/C10一般0.01~0.47uF，C11一般为2.2nf~4.7nF。
[size=0.882em]④ 母线差模滤波C12，一般1nf-10nf左右，来减小母线回路面积，特别是对30MHz~35MHz（RE）频段有3~6dB左右的改善。



[size=0.882em]2.2 输入两级LC的设计方案


[size=0.882em]1. 共模电感L1和L2为mH级，一般2mH~5mH左右，根据实际功率进行参数调整；
[size=0.882em]2. C17/C18/C19为端口差模滤波，一般0.22uF~2.2uf左右；
[size=0.882em]3. C13/C14/C15/C1/C2/C3星接差模，一般0.22uF~1uf左右；C4/C16星接点对地电容，一般0.01~0.47uF左右。
[size=0.882em]① 、②、③、④同上所述。




[size=0.882em]3. C2等级的EMI设计方案
[size=0.882em]3.1 输入一级LC滤波设计方案


[size=0.882em]1. C13/C14/C15为端口差模滤波，一般0.22uF~2.2uf左右；
[size=0.882em]2. L1共模电感一般在2mH~8mH左右；
[size=0.882em]3. C1/C2/C3星接差模滤波，一般0.1uF~2.2uF左右，C4为差模星接点对地的共模滤波，一般0.01~0.47uF左右；
[size=0.882em]①、②、③、④同上所述。



[size=0.882em]3.2 母线电抗器方案


[size=0.882em]1. L1为母线直流电抗器，共模感量一般在50uH-600uH左右，感量较小，低频的差共模噪声抑制主要落在了端口X和Y电容，容值较大；
[size=0.882em]2. C13/C14/C15为端口差模滤波，一般1uF~4.7uf左右；
[size=0.882em]3. C1/C2/C3星接差模滤波，一般1uF~2.2uF左右，C4为差模星接点对地的共模滤波，一般0.22~0.47uF左右；
[size=0.882em]4. C7/C8为母线对地共模滤波，一般0.1uf~0.47uf左右，注意漏电流要求，电容不宜过大。
[size=0.882em]①、③、④同上所述。
[size=0.882em]普通型电抗器磁芯，共模感量主要取决于漏磁通，实际共模感量较小：


[size=0.882em]增加磁芯柱型电抗器，提升共模感量，约是普通电抗器的十几倍：





[size=0.882em]2. C3等级的EMI设计方案


[size=0.882em]C1/C2/C3星接差模滤波，一般0.1uF~2.2uF左右，C4为差模星接点对地的共模滤波，一般0.01~0.47uF左右；
[size=0.882em]①、②、③、④为选配，根据调试结果确定，一般②电路保留选取2.2nf或4.7nf。



[size=0.882em]3. 总结

本文结合实际的设计整改与样机解剖分析经验，给出了不同EMI等级的滤波拓扑结构与参数经验范围，可供工程师设计参考。工程师需要注意，滤波拓扑结构可在本文基础进行变化，灵活应对设计与测试过程中的问题。

[size=0.882em]（1） C1等级需要两级LC拓扑或一级LC加输出磁环可满足要求；
[size=0.882em]（2） C2等级需要一级LC拓扑或π型拓扑可以满足要求；
[size=0.882em]（3） C3等级需要电容滤波就可以满足要求；
[size=0.882em]4. 思考与启示
[size=0.882em]（1） 滤波拓扑设计可结合谐波抑制电抗器进行，减少滤波器件，缩小体积；
[size=0.882em]（2） 滤波电容一般需要选用安规电容或满足安规认证要求的电容，特别是母线高压滤波电容，避免安规认证不通过。
[size=0.882em]（3） 对于有漏电保护场合，要从设计端考虑静态漏电流与运行漏电流的抑制或规避方法，避免实际现场使用导致跳闸及触电风险而带来的客户满意度问题；
[size=0.882em]（4）EMI等级定义与使用环境密切相关，工程师要正向引导客户确定合适的EMI等级需求，从设计、测试、整改及认证等环节避免无意义资源的投入；