驱动器共模电流路径与数学模型分析
1.概要
工程上常用关键路径分析法进行emc问题的分析与排查手段，简单高效，适合大部分场景，但缺乏细致的过程路径分析，许多文献也是从仿真和基本路径的关键点进行。本文从实际应用工况下，从工程测量维度和电路等效数学模型基础上，可方便的进行路径的详细分析，不需要复杂的仿真建模，相比传统的关键路径分析法，更能定性定量的进行分析。
2.驱动器的组网示意图
主站plc通过can通讯控制驱动运行，电机端的编码器进行速度与位置检测结合算法控制驱动器；电源给驱动器和plc供电；can通讯线为非屏蔽线缆；编码器线缆为屏蔽线缆，屏蔽层双端接pe网络；电机驱动线uvw/pe为四芯非屏蔽线，pe线一段连接驱动器散热器端，另一端电机pe端；组网示意图
3.驱动器工作模式
为了分析方便，驱动器的pwm工作在000或111状态，此时的共模干扰最大，是由三个管子叠加的dv/dt产生。
其他工作模式（001~110），共模电流为是由两个管子叠加dv/dt产生；
本文以000或111状态进行分析，干扰特性可参考以往发布的文章“驱动器干扰源特性分析”。
4.传统主因干扰源路径分析
基本假设：电源端进行去耦，相比驱动器侧输入阻抗，属于阻抗失陪，输入侧电源线中的共模电流很小，本文进行忽略；
路径示意图
分布参数简介：
cx/cy为xy电容；cdc为内部开关电源的储能电容；ccandc为can电路侧电源电容；cendc为编码器侧电源电容；zcan为can通讯差分线阻抗；zen为编码器差分线阻抗；cplc为plc侧电容；cencoder为编码器侧电容；cmotor为电机绕组对机壳的分布电容；cs1为plc对pe的集中分布电容；cs2为编码器对电机机壳侧集中分布电容；cs3和cs4分别为编码器屏蔽层与电机线pe线对pe的集中分布电容；cs5位uvw点对pe的集中分布电容；5.新方法路径分析
5.1逆变桥电路等效
因pwm工作在000或111状态，可将三相桥臂等效为一个桥臂，等效噪声电压近似等于3*dv/dt。
5.2上桥下降沿和下桥上升沿的路径与方向分析
上管下-下管上路径和方向示意图
5.3上桥上升沿和下桥下降沿的路径与方向分析
上管上-下管下路径和方向示意图
5.4一个开关周期下的共模电流路径分析总结
（1）上桥下降沿和上桥上升沿的条件下：
uvw线的共模电流流向向外；can通讯线的共模电流流向向外；编码器信号线的共模电流流向向内；（2）上桥上升沿和上桥下降沿的条件下：
uvw线的共模电流流向向内；can通讯线的共模电流流向向内；编码器信号线的共模电流流向向外；6.共模电流流向分析原因分析
6.1 基本假设
上管电压源v1，下管电压源v2；v1分析时，v2等效为内阻；v2分析时，v1等效为内阻；等效电压源的正极为开关过程的电压正差值（例：上管的toff→ton：m点电压由0电位→dc+电位，dv/dt为正）；6.2上管下分析路径分析
6.3下管上路径分析
6.4 上管上路径分析
6.5 下管下路径分析
7.数学模型分析
7.1上管下条件下阻抗分配
7.2上管下条件下等效电路
7.3 简化电路数学模型
通过简化电路数学模型，可以更好的定性与定量理解各种措施的原理。也能通过等效数学模型，进行更多新idea构想，能够弥补传统主因路径分析缺点。8.总结
基于工程测量维度和电路等效数学模型基础上，通过实际验证，在多线缆系统组网条件下，共模电流的分析精度在20ma以内。
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2.驱动器的组网示意图
主站plc通过can通讯控制驱动运行，电机端的编码器进行速度与位置检测结合算法控制驱动器；电源给驱动器和plc供电；can通讯线为非屏蔽线缆；编码器线缆为屏蔽线缆，屏蔽层双端接pe网络；电机驱动线uvw/pe为四芯非屏蔽线，pe线一段连接驱动器散热器端，另一端电机pe端；组网示意图
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为了分析方便，驱动器的pwm工作在000或111状态，此时的共模干扰最大，是由三个管子叠加的dv/dt产生。
其他工作模式（001~110），共模电流为是由两个管子叠加dv/dt产生；
本文以000或111状态进行分析，干扰特性可参考以往发布的文章“驱动器干扰源特性分析”。
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5.1逆变桥电路等效
因pwm工作在000或111状态，可将三相桥臂等效为一个桥臂，等效噪声电压近似等于3*dv/dt。
5.2上桥下降沿和下桥上升沿的路径与方向分析
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5.3上桥上升沿和下桥下降沿的路径与方向分析
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uvw线的共模电流流向向外；can通讯线的共模电流流向向外；编码器信号线的共模电流流向向内；（2）上桥上升沿和上桥下降沿的条件下：
uvw线的共模电流流向向内；can通讯线的共模电流流向向内；编码器信号线的共模电流流向向外；6.共模电流流向分析原因分析
6.1 基本假设
上管电压源v1，下管电压源v2；v1分析时，v2等效为内阻；v2分析时，v1等效为内阻；等效电压源的正极为开关过程的电压正差值（例：上管的toff→ton：m点电压由0电位→dc+电位，dv/dt为正）；6.2上管下分析路径分析
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6.4 上管上路径分析
6.5 下管下路径分析
7.数学模型分析
7.1上管下条件下阻抗分配
7.2上管下条件下等效电路
7.3 简化电路数学模型
通过简化电路数学模型，可以更好的定性与定量理解各种措施的原理。也能通过等效数学模型，进行更多新idea构想，能够弥补传统主因路径分析缺点。8.总结
基于工程测量维度和电路等效数学模型基础上，通过实际验证，在多线缆系统组网条件下，共模电流的分析精度在20ma以内。
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