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3.1 概述

与传统内燃机车辆不同,电驱动车辆应用了大量的高压部件,例如驱动电机、电机逆变器(DC-AC Inverter)、直流-直流变换器(DC-DC Converter)、车载充电机(AC-DC Converter)、动力电池等。此外,电驱动车辆还应用了电池管理系统(BMS)、车辆控制单元(VCU)、Telematics BOX(TBOX)等低压电气部件。因此,电驱动车辆的电磁环境变得更加复杂,电磁兼容性(EMC)变得越来越重要。为了保护车内外接收机免受电驱动车辆无线电干扰,国际标准SAE J551-5、CISPR 12—2009和CISPR 25—2016Rd对电驱动车辆整车和高低压零部件的电磁发射提出了限值要求。电磁兼容性成为电驱动车辆关键技术。

电机驱动系统通常采用功率半导体器件(如IGBT等)实现脉冲宽度调制(PWM)控制,以对电机三相交流电压进行调节。功率半导体器件的快速通断产生较大的电流变化率d i /d t 和电压变化率d u /d t ,形成电磁干扰源,通过电机控制器内部元件和外部高低压线束的寄生参数向外传播,形成不期望的传导发射和辐射发射,其不仅会对车内外无线电接收设备产生干扰,也会通过传导耦合路径干扰车载高压部件和低压部件,甚至影响整车安全性。特别是,电机驱动系统产生的传导电磁干扰,不仅会引发自身系统的辐射发射超标,还会导致整车辐射发射不能满足整车EMC标准要求。因此,永磁同步电机驱动系统传导电磁干扰的产生机理、预测和抑制方法对于电驱动车辆的电磁兼容性是非常重要的。为了控制整车电磁发射,最终确保电驱动车辆整车电磁兼容性,国际标准CISPR 25—2016对电驱动车辆的高低压零部件在150kHz~108MHz频段的电磁发射提出了限值要求和测量方法。通过大量的测试可以看出,没有进行EMC设计的产品几乎都不能满足标准限值等级3的要求。

1)建立考虑功率半导体寄生参数的电机逆变器系统高频等效电路模型来预测传导电磁干扰,该模型还可以模拟实际的电磁干扰源阻抗和负载阻抗,为预测传导骚扰提供了模型平台。

2)基于建立的高频等效电路模型,建立超标谐振频率点的共模干扰和差模干扰的传递函数,来预测高压电源线传导电磁干扰,并确定影响电磁干扰形成的主要元件参数。

3)根据干扰路径和影响EMC的主要元件,针对电驱动车辆高压直流供电大功率电机驱动系统,提出一种有效的外部高压端口宽频段传导骚扰抑制方法,以降低150kHz~108MHz频段的电磁发射,以满足标准要求。

4)根据谐振引起的超标问题,提出一种基于谐振点传导发射抑制的滤波电路优化设计方法,可以在控制器内部实现,体积小、成本低、效率高,在产品不同研发阶段都可以实现。

5)提出采用磁环的高压直流电源线EMI滤波器设计方法和采用空心电感的高压直流电源EMI滤波器设计方法。

6)描述电机驱动系统EMI测量方法和EMI特性试验研究。 3/+rfcbBfVKbM+6V1ewpW6Rp6be7F3nbGHP3tXCJHOAIXr5ji0JLTDAjkSN7FI+u

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