基于電動汽車的特點和應(yīng)用要求,對車用電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁騷擾特性及傳播機制進行了分析,采用騷擾源抑制、系統(tǒng)接地、電磁屏蔽、系統(tǒng)合理布局等措施實現(xiàn)了系統(tǒng)電磁兼容性能的有效提升。文中給出的整改方案已應(yīng)用于某款純電動汽車,滿足了國標(biāo)要求,證明文中給出的電磁兼容方案是行之有效的。
電動汽車上的電力電子變換裝置無論數(shù)量還是功率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)汽車,電磁兼容問題的嚴(yán)重性和復(fù)雜性也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車。電機驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的三大關(guān)鍵系統(tǒng)之一,也是最重要的功率變換裝置,其電磁兼容性能(electromagneTIccompaTIbility,簡稱為EMC)不僅關(guān)系到自身的工作可靠性,而且會影響整車的安全運行能力和工作可靠性。從目前已有的電動汽車整車產(chǎn)品的檢測過程來看,大部分車型都是經(jīng)過多次整改才能夠達(dá)到國標(biāo)的相關(guān)規(guī)定。 鑒于電磁兼容問題的重要性,基于電磁騷擾耦合和傳播的一般機制,本文給出了電動汽車用電機驅(qū)動系統(tǒng)的電磁兼容分析及解決方案,并給出了電磁兼容的測試結(jié)果。
1 車用電機驅(qū)動系統(tǒng)電磁騷擾分析
車用電機驅(qū)動系統(tǒng)的電機控制器由主回路、控制電路、機箱、散熱器、電纜等幾部分組成。其中主回路的主要部件為功率模塊,如IPM或IGBT等,是控制器的主要騷擾源,而平行雙線組成環(huán)路的電感。
(1)
式中:s為平行雙線的間隔;r為導(dǎo)線半徑。
在高頻的開關(guān)頻率(幾十kHz)下,產(chǎn)生很高的du/dt和di/dt,與直流母線的雜散電感相作用將產(chǎn)生很高的電流尖峰;而車用電機控制器的母線電壓一般為上百伏,故在產(chǎn)生PWM波的同時伴有很高的電壓峰值,這必然將帶來嚴(yán)重的電磁騷擾噪聲,通過近場和遠(yuǎn)場耦合形成傳導(dǎo)和輻射騷擾??刂齐娐樊a(chǎn)生的PWM 信號以及輸出的高頻時鐘脈沖波也會產(chǎn)生差模和共模輻射,但其輻射水平較低,產(chǎn)生的電磁騷擾一般較小。機箱的屏蔽性差也會帶來電磁泄漏產(chǎn)生電磁騷擾。散熱器會產(chǎn)生電磁振蕩,散熱片通常具有復(fù)雜的幾何形狀,具有多頻帶的RF輻射特性,很可能對開關(guān)頻率諧波起到輻射天線作用。電纜的不合理布設(shè)及非屏蔽也會產(chǎn)生較大的電磁騷擾。