基于電動汽車的特點和應用要求,對車用電機驅動系統電磁騷擾特性及傳播機制進行了分析,采用騷擾源抑制、系統接地、電磁屏蔽、系統合理布局等措施實現了系統電磁兼容性能的有效提升。文中給出的整改方案已應用于某款純電動汽車,滿足了國標要求,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量還是功率都遠遠超過傳統汽車,電磁兼容問題的嚴重性和復雜性也遠高于傳統汽車。電機驅動系統是電動汽車的三大關鍵系統之一,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品的檢測過程來看,大部分車型都是經過多次整改才能夠達到國標的相關規定。 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動系統的電磁兼容分析及解決方案,并給出了電磁兼容的測試結果。
1 車用電機驅動系統電磁騷擾分析
車用電機驅動系統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,而平行雙線組成環路的電感。
(1)
式中:s為平行雙線的間隔;r為導線半徑。
在高頻的開關頻率(幾十kHz)下,產生很高的du/dt和di/dt,與直流母線的雜散電感相作用將產生很高的電流尖峰;而車用電機控制器的母線電壓一般為上百伏,故在產生PWM波的同時伴有很高的電壓峰值,這必然將帶來嚴重的電磁騷擾噪聲,通過近場和遠場耦合形成傳導和輻射騷擾。控制電路產生的PWM 信號以及輸出的高頻時鐘脈沖波也會產生差模和共模輻射,但其輻射水平較低,產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生電磁騷擾。散熱器會產生電磁振蕩,散熱片通常具有復雜的幾何形狀,具有多頻帶的RF輻射特性,很可能對開關頻率諧波起到輻射天線作用。電纜的不合理布設及非屏蔽也會產生較大的電磁騷擾。