EMV-OPTIMIERUNG EINES BÜRSTENLOSEN HOCHGESCHWINDIGKEITSMOTORS

1. Ursachen der EMV und Schutzmaßnahmen

Bei bürstenlosen Hochgeschwindigkeitsmotoren stehen EMV-Probleme oft im Mittelpunkt und stellen die größte Schwierigkeit des gesamten Projekts dar. Der Optimierungsprozess der gesamten EMV nimmt viel Zeit in Anspruch. Daher müssen wir zunächst die Ursachen für eine EMV-Überschreitung des Standards und die entsprechenden Optimierungsmethoden richtig erkennen.

Die EMV-Optimierung beginnt hauptsächlich in drei Richtungen:

• Verbessern Sie die Störquelle

Bei der Steuerung von bürstenlosen Hochgeschwindigkeitsmotoren ist die wichtigste Störquelle der Antriebskreis, der aus Schaltgeräten wie MOS und IGBT besteht. Ohne die Leistung des Hochgeschwindigkeitsmotors zu beeinträchtigen, können Sie die EMV-Störungen wirksam reduzieren, indem Sie die MCU-Trägerfrequenz reduzieren, die Schaltgeschwindigkeit der Schaltröhre reduzieren und die Schaltröhre mit geeigneten Parametern auswählen.

• Reduzierung des Kopplungsweges der Störquelle

Durch die Optimierung des PCBA-Routings und -Layouts lässt sich die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) effektiv verbessern. Die Kopplung von Leitungen untereinander führt zu stärkeren Störungen. Vermeiden Sie insbesondere bei Hochfrequenz-Signalleitungen die Bildung von Schleifen und Antennen. Bei Bedarf kann die Abschirmschicht verstärkt werden, um die Kopplung zu reduzieren.

• Mittel zum Blockieren von Störungen

Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit werden am häufigsten verschiedene Arten von Induktivitäten und Kondensatoren verwendet. Für unterschiedliche Störungen werden geeignete Parameter ausgewählt. Y-Kondensator und Gleichtaktinduktivität dienen zur Bekämpfung von Gleichtaktstörungen, X-Kondensator zur Bekämpfung von Gegentaktstörungen. Der magnetische Induktivitätsring ist zudem in einen Hochfrequenz- und einen Niederfrequenzring unterteilt. Bei Bedarf müssen zwei Arten von Induktivitäten gleichzeitig hinzugefügt werden.

2. EMV-Optimierungsfall

Hier sind einige wichtige Punkte zur EMV-Optimierung eines bürstenlosen Motors mit 100.000 U/min unseres Unternehmens, von denen ich hoffe, dass sie für alle hilfreich sind.

Um die hohe Drehzahl von 100.000 Umdrehungen zu erreichen, wurde die anfängliche Trägerfrequenz auf 40 kHz eingestellt, was doppelt so hoch ist wie bei anderen Motoren. In diesem Fall konnten andere Optimierungsmethoden die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) nicht wirksam verbessern. Um eine signifikante Verbesserung zu erzielen, wurde die Frequenz auf 30 kHz reduziert und die Anzahl der MOS-Schaltvorgänge um ein Drittel reduziert. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass die Sperrverzögerungszeit (Trr) der Sperrdiode des MOS die EMV beeinflusst, weshalb ein MOS mit einer schnelleren Sperrverzögerung ausgewählt wurde. Die Testdaten sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Bereich von 500 kHz bis 1 MHz wurde um etwa 3 dB erhöht und die Spike-Wellenform wurde abgeflacht:

Aufgrund des speziellen Layouts der PCBA müssen zwei Hochspannungsleitungen mit anderen Signalleitungen gebündelt werden. Nachdem die Hochspannungsleitung auf ein verdrilltes Paar umgestellt wurde, ist die gegenseitige Beeinflussung der Leitungen deutlich geringer. Die Testdaten sind in der folgenden Abbildung dargestellt, und der 24-MHz-Spielraum hat sich um etwa 3 dB erhöht:

In diesem Fall werden zwei Gleichtaktinduktoren verwendet. Einer davon ist ein Niederfrequenz-Magnetring mit einer Induktivität von etwa 50 mH, der die EMV im Bereich von 500 kHz bis 2 MHz deutlich verbessert. Der andere ist ein Hochfrequenz-Magnetring mit einer Induktivität von etwa 60 uH, der die EMV im Bereich von 30 MHz bis 50 MHz deutlich verbessert.

Die Testdaten des Niederfrequenz-Magnetrings sind in der folgenden Abbildung dargestellt, und der Gesamtspielraum wird im Bereich von 300 kHz bis 30 MHz um 2 dB erhöht:

Die Testdaten des Hochfrequenz-Magnetrings sind in der folgenden Abbildung dargestellt, und der Spielraum ist um mehr als 10 dB erhöht:

Ich hoffe, dass jeder Meinungen austauschen und über die EMV-Optimierung nachdenken und im Rahmen kontinuierlicher Tests die beste Lösung finden kann.