【導讀】逆變器是用于將輸入的直流電轉換為輸出交流電的一種電路。逆變器可用于電池供電系統、可再生能源系統、不間斷電源、電機驅動(dòng)等。逆變器是一種電力電子轉換器，能夠將輸入的直流電轉換為具有所需振幅和頻率的交流電。
本文要點(diǎn)
逆變器是用于將輸入直流電轉換為輸出交流電的一種電路。
在高頻開(kāi)關(guān)操作時(shí)，電源開(kāi)關(guān)會(huì )產(chǎn)生較大的 dv/dt 和 di/dt 值，從而導致逆變器中產(chǎn)生電磁干擾 (EMI)。
使用軟開(kāi)關(guān)的逆變器稱(chēng)為諧振逆變器。
逆變器是用于將輸入的直流電轉換為輸出交流電的一種電路。逆變器可用于電池供電系統、可再生能源系統、不間斷電源、電機驅動(dòng)等。逆變器是一種電力電子轉換器，能夠將輸入的直流電轉換為具有所需振幅和頻率的交流電。
逆變器使用開(kāi)關(guān)器件，無(wú)論在何處使用，逆變器都是電磁干擾的主要來(lái)源，因此，如何減少逆變器的電磁干擾是工業(yè)系統工程師面臨的一大難題。在本文中，我們將討論逆變器如何產(chǎn)生電磁干擾，以及可用于降低電磁干擾的軟開(kāi)關(guān)方法。
逆變器的運行和電磁干擾的產(chǎn)生
逆變器的輸入可以是電池、光伏板、燃料電池或任何直流電源。通過(guò)正確控制 BJT、MOSFET 或 IGBT 等開(kāi)關(guān)器件，可在輸出端獲得具有所需振幅和頻率的交流電壓。根據開(kāi)關(guān)器件導通和關(guān)斷的頻率（開(kāi)關(guān)頻率），輸出電壓將更接近正弦波。
通常，逆變器采用脈寬調制 (PWM) 方案來(lái)控制開(kāi)關(guān)的導通和關(guān)斷。較高的開(kāi)關(guān)頻率可降低輸出電壓中的諧波含量（即總諧波失真，THD），并向連接的負載提供正弦波形。然而，在選擇高開(kāi)關(guān)頻率來(lái)降低 THD 的過(guò)程中，會(huì )導致逆變器中產(chǎn)生電磁干擾。
逆變器
逆變器硬開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電磁干擾
硬開(kāi)關(guān)是指逆變器中的開(kāi)關(guān)器件。當電源開(kāi)關(guān)接通時(shí)，其兩端的電壓為零，并有一定的電流流過(guò)。當開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流停止流動(dòng)，其兩端電壓有一個(gè)確定的值。器件從接通到關(guān)斷，其兩端電壓變化很大。同樣，從關(guān)斷到接通也會(huì )導致電流發(fā)生劇烈變化。這種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)稱(chēng)為硬開(kāi)關(guān)。
在硬開(kāi)關(guān)操作時(shí)，電源開(kāi)關(guān)會(huì )出現較大的 dv/dt 和 di/dt 值，從而產(chǎn)生電磁干擾。逆變器工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾會(huì )誤觸發(fā)自身的控制電路，或干擾附近的電路。因此，減少與硬開(kāi)關(guān) PWM 逆變器相關(guān)的電磁干擾非常重要。
如何減少逆變器中的電磁干擾
確定如何減少逆變器中的電磁干擾是設計人員必須高度重視的問(wèn)題。在這方面，有多種技術(shù)可供選擇；EMI 濾波器就是其中一種方法，通常用于逆變器的輸入端和輸出端，以減少 EMI。
EMI 濾波器有很多類(lèi)型，包括共模 EMI 濾波器和差分 EMI 濾波器，用于最大限度地降低逆變器直流側和交流側的電磁干擾。然而，即便這些濾波器能減少電磁干擾，硬開(kāi)關(guān)仍會(huì )產(chǎn)生電磁干擾。因此，我們要使用軟開(kāi)關(guān)來(lái)減少電磁干擾的產(chǎn)生。
軟開(kāi)關(guān)
當逆變器中電源開(kāi)關(guān)兩端的電壓和/或通過(guò)的電流為零時(shí)，其開(kāi)關(guān)狀態(tài)會(huì )發(fā)生變化（由接通變成斷開(kāi)，反之亦然），這種逆變器就是軟開(kāi)關(guān)逆變器。逆變器的軟開(kāi)關(guān)不僅能減少電磁干擾，還能減輕開(kāi)關(guān)應力和開(kāi)關(guān)功率損耗。
在開(kāi)關(guān)兩端電壓為零的一瞬間接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，就屬于一種軟開(kāi)關(guān)，稱(chēng)為零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS)。零電流開(kāi)關(guān) (ZCS) 是另一種軟開(kāi)關(guān)，它們在通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流為零的一瞬間改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)。使用軟開(kāi)關(guān)的逆變器統稱(chēng)為諧振逆變器。
隨著(zhù)軟開(kāi)關(guān)的引入，減少逆變器中的電磁干擾變得更加輕松。而如果想減少EMI，Cadence Clarity 3D Transient Solver 采用突破性的電磁仿真技術(shù)，以及近乎無(wú)限的容量和測量級精準度，可將系統級 EMI 仿真速度最高提升10倍，完成之前非常耗時(shí)且需要昂貴的消聲實(shí)驗室才能進(jìn)行的產(chǎn)品原型機電磁兼容性（EMC）測試，仿真之前被視為不切實(shí)際或無(wú)法求解的大型設計，縮短設計周期并加速產(chǎn)品上市。
上述特性讓 Clarity 3D Transient Solver 成為超大規模計算、汽車(chē)、移動(dòng)和航空市場(chǎng)很多復雜應用的理想選擇。
本文轉載自：Cadence楷登PCB及封裝資源中心
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