为解决电机驱动系统电磁干扰（EMI）噪声对噪声源阻抗提取的干扰问题，而该源阻抗的精准获取对EMI滤波器设计及系统工作状态评估至关重要，西安理工大学研究团队联合苏州伟创电气科技研究团队在《电工技术》2025年第19期提出了一种可消除EMI噪声影响的噪声源阻抗提取方法。

 

该方法首先通过深入分析电机驱动系统EMI噪声源特性，建立了考虑EMI噪声源影响的源阻抗提取模型；在此基础上，无需额外获取系统EMI噪声信号，仅通过两次测量即可实现噪声源阻抗的精准提取。以一台变频器驱动电机系统为测试对象的实验验证结果表明，该方法能有效消除EMI噪声对源阻抗提取的不利影响，为电机驱动系统 EMI 滤波器的优化设计及工作状态的可靠评估提供了有力技术支撑。

研究背景

电机驱动系统广泛应用于多领域，其EMI问题随开关频率提升愈发突出。该干扰不仅引发系统共振、加速电机故障，还形成辐射EMI污染电磁环境，影响周边电子设备运行。

EMI滤波器是核心抑制手段，而噪声源阻抗精准提取是其优化设计与系统状态监测的关键，现有提取方法易受EMI噪声干扰导致精度不足。因此，面向电机驱动系统电磁兼容设计与运行状态评估需求，急需一种能消除EMI噪声干扰的精准噪声源阻抗提取方法，以保障滤波器设计效果与系统监测可靠性。

论文所解决的问题及意义

针对电机驱动系统EMI噪声对源阻抗提取存在影响的问题，该文提出了一种可消除EMI噪声影响的源阻抗提取方法。基于对电机驱动系统EMI噪声源特性的分析，建立了考虑EMI噪声源影响的源阻抗提取模型。基于所建立的模型，提出了一种可以消除EMI噪声源影响的源阻抗提取方法，该方法在不需要获取电机驱动系统EMI噪声的情况下，通过两次测量即可提取电机驱动系统的噪声源阻抗。

图1 电机驱动系统CM噪声源阻抗提取方法

论文方法及创新点

1、虑及噪声影响的噪声源阻抗提取方法建模

采用双电流探头电感耦合法提取电机驱动系统噪声源阻抗，在实际的噪声源提取系统中，被提取的电机驱动系统的EMI噪声不容忽视，特别是在大功率电机驱动系统源阻抗提取条件下。在系统中存在EMI噪声且考虑EMI噪声US对噪声源阻抗提取的影响的情况下，各端口的电压与电流为VNA注入信号和噪声信号US共同作用的结果。

图2 电机驱动系统噪声源阻抗提取原理

图3 噪声源阻抗提取方法等效电路

2、消除EMI噪声影响的电机驱动系统噪声源阻抗提取方法

提出在不获取EMI噪声源电压条件下提取电机驱动系统的噪声源阻抗的方法，该方法通过VNA分别注入两次不同电压信号Uinj_1和Uinj_2激励获取两组对应散射参数，结合噪声源阻抗提取环境参数可获得电机驱动系统的源阻抗。

图4 消除EMI噪声影响的噪声源阻抗提取方法流程图

3、结果分析与实验验证

被测变频器开关频率为8kHz，其倍频处出现尖峰噪声电压，最高达124dBμV，该噪声尖峰在测得的阻抗频谱图中有所体现。且随着匝数增加，电机驱动系统EMI噪声对测量的影响会逐渐减小。相较于传统外加放大器方法，本文提出的方法在其已有的EMI噪声干扰抑制效果基础上，进一步降低了EMI噪声对阻抗提取的干扰。

图5 电机驱动系统CM EMI噪声电压频谱

图6 电机驱动系统在线总阻抗曲线

图7 提取的电机驱动系统EMI噪声源阻抗

结论

1）本文分析了电机驱动系统基于电感耦合法的噪声源阻抗提取机理，分析了噪声源对噪声源阻抗提取中产生的影响。

2）随着信噪比增大，提取地受噪声源影响的阻抗与实际阻抗之间的误差百分比逐渐减小。随着匝数的增加，提取地受噪声源影响的阻抗与实际阻抗之间的误差百分比逐渐减小。

3）该方法在不增加外部测量设备和无需获取EMI噪声源频谱的前提下，首先通过注入不同激励信号进行两次测量，获取消除噪声源影响的被测系统噪声源阻抗。