1. Causes de la CEM et mesures de protection
Dans les moteurs brushless à grande vitesse, les problèmes de CEM constituent souvent la principale difficulté du projet, et le processus d'optimisation de la CEM dans son ensemble prend beaucoup de temps. Il est donc essentiel d'identifier les causes de dépassement de la norme CEM et de définir les méthodes d'optimisation correspondantes.
L'optimisation CEM part principalement de trois directions :
- Améliorer la source d'interférence
Lors du contrôle des moteurs brushless à grande vitesse, la principale source d'interférences est le circuit d'entraînement composé de dispositifs de commutation tels que les transistors MOS et IGBT. Sans affecter les performances du moteur à grande vitesse, la réduction de la fréquence porteuse du microcontrôleur, la réduction de la vitesse de commutation du tube de commutation et le choix d'un tube de commutation avec des paramètres appropriés peuvent réduire efficacement les interférences CEM.
- Réduire le chemin de couplage de la source d'interférence
L'optimisation du routage et de la disposition des circuits imprimés peut améliorer efficacement la compatibilité électromagnétique (CEM), et le couplage des lignes entre elles peut entraîner des interférences plus importantes. Surtout pour les lignes de signaux haute fréquence, il est conseillé d'éviter que les pistes ne forment des boucles et des antennes. Si nécessaire, il est possible d'augmenter la couche de blindage pour réduire le couplage.
- Moyens de bloquer les interférences
Les inductances et les condensateurs les plus couramment utilisés pour l'amélioration de la compatibilité électromagnétique (CEM) sont divers types, et les paramètres appropriés sont sélectionnés pour différentes interférences. Le condensateur Y et l'inductance de mode commun sont utilisés pour les interférences de mode commun, tandis que le condensateur X est utilisé pour les interférences de mode différentiel. L'anneau magnétique d'inductance est également divisé en un anneau magnétique haute fréquence et un anneau magnétique basse fréquence ; deux types d'inductances doivent être ajoutés simultanément si nécessaire.
2. Cas d'optimisation CEM
Dans l'optimisation CEM d'un moteur brushless de 100 000 tr/min de notre société, voici quelques points clés qui, je l'espère, seront utiles à tout le monde.
Pour que le moteur atteigne une vitesse élevée de cent mille tours, la fréquence porteuse initiale est fixée à 40 kHz, soit deux fois plus élevée que celle des autres moteurs. Dans ce cas, les autres méthodes d'optimisation n'ont pas permis d'améliorer efficacement la compatibilité électromagnétique. La fréquence est réduite à 30 kHz et le nombre de commutations du MOS est réduit d'un tiers avant d'obtenir une amélioration significative. Parallèlement, il a été constaté que le temps de recouvrement inverse (Trr) de la diode inverse du MOS a un impact sur la compatibilité électromagnétique ; un MOS avec un temps de recouvrement inverse plus rapide a donc été sélectionné. Les données de test sont présentées dans la figure ci-dessous. La marge de 500 kHz à 1 MHz a augmenté d'environ 3 dB et la forme d'onde de pointe a été aplatie.
En raison de la configuration particulière du circuit imprimé, deux lignes haute tension doivent être reliées aux autres lignes de signaux. Une fois la ligne haute tension transformée en paire torsadée, les interférences mutuelles entre les fils sont nettement réduites. Les données de test sont présentées dans la figure ci-dessous, et la marge à 24 MHz a augmenté d'environ 3 dB.
Dans ce cas, deux inductances de mode commun sont utilisées : l'une est un anneau magnétique basse fréquence, d'une inductance d'environ 50 mH, ce qui améliore considérablement la compatibilité électromagnétique (CEM) dans la plage de 500 kHz à 2 MHz. L'autre est un anneau magnétique haute fréquence, d'une inductance d'environ 60 uH, ce qui améliore considérablement la CEM dans la plage de 30 MHz à 50 MHz.
Les données de test de l'anneau magnétique basse fréquence sont présentées dans la figure ci-dessous, et la marge globale est augmentée de 2 dB dans la plage de 300 KHZ à 30 MHz :
Les données de test de l'anneau magnétique haute fréquence sont présentées dans la figure ci-dessous, et la marge est augmentée de plus de 10 dB :
J'espère que tout le monde pourra échanger des opinions et réfléchir à l'optimisation CEM et trouver la meilleure solution en matière de tests continus.
Date de publication : 07/06/2023