混合動(dòng)力汽車直流電源變換系統(tǒng)傳導(dǎo)電磁干擾分析與抑制研究.pdf

1、混合動(dòng)力汽車相比傳統(tǒng)汽車電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)問(wèn)題更加突出,其車載大功率電力電子設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)會(huì)對(duì)自身系統(tǒng)和車內(nèi)其它系統(tǒng)造成干擾影響。為了解決混合動(dòng)力汽車大功率電力電子系統(tǒng)的EMC問(wèn)題,本文重點(diǎn)研究車載大功率直流電源變換器系統(tǒng) EMC問(wèn)題,掌握該系統(tǒng)的EMI測(cè)量方法、產(chǎn)生機(jī)理、傳播路徑、預(yù)測(cè)模型和優(yōu)化方

2、案,本文的研究思路和方法可以推廣到解決車載其它EMC問(wèn)題較突出的系統(tǒng)研究中,能夠?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車EMC問(wèn)題研究提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。論文主要研究?jī)?nèi)容及取得的成果有:
　　1)采用消耗型鐵氧體磁環(huán)對(duì)直流電源變換系統(tǒng)線束EMI進(jìn)行排查,對(duì)多個(gè)線束上的EMI信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量,獲得直流電源變換系統(tǒng)單獨(dú)產(chǎn)生的EMI水平。采用小波變換分解EMI信號(hào)并提取對(duì)應(yīng)的小波系數(shù),基于各分解尺度下的小波系數(shù)計(jì)算出了干擾信號(hào)頻域內(nèi)的三種特征參數(shù):累積能量參數(shù)、

3、突變參數(shù)和不平衡參數(shù),該特征參數(shù)能夠表征時(shí)域EMI信號(hào)的頻域特征。
　　2)通過(guò)對(duì)直流電源變換器系統(tǒng)EMI產(chǎn)生機(jī)理分析,建立了產(chǎn)生干擾振蕩波形的等效電路模型,并推導(dǎo)出振蕩波形的數(shù)學(xué)表達(dá)式,該數(shù)學(xué)模型能夠表征干擾波形的主要特征。在EMI傳播路徑研究過(guò)程中,依據(jù)變壓器主電路中變壓器的結(jié)構(gòu)和初次級(jí)線圈之間寄生電容的分布,建立了EMI通過(guò)變壓器的耦合路徑模型。推導(dǎo)出了EMI從初級(jí)繞組耦合到次級(jí)繞組的機(jī)理,并定性分析出降低EMI耦合作用的三

4、種方法。
　　3)建立了直流電源變換器系統(tǒng)傳導(dǎo)EMI預(yù)測(cè)模型,包含的子模塊主要為:基于傳輸線理論的電纜模型、基于多軟件聯(lián)合仿真計(jì)算的變壓器和帶鐵芯電感的“實(shí)體-場(chǎng)-路”模型、干擾源的集中等效模型、基于靜電場(chǎng)有限元方法的寄生電容計(jì)算模型。將各個(gè)模塊的模型集合成系統(tǒng)仿真模型,仿真計(jì)算得到系統(tǒng)的傳導(dǎo)EMI水平,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了該系統(tǒng)EMI預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性。
　　4)基于直流電源變換器系統(tǒng)差模和共模EMI傳播路徑,分別建立其等效

5、電路模型,分析得出功率器件對(duì)機(jī)殼的寄生電容是影響系統(tǒng)共模EMI水平的重要因素,提出通過(guò)改變寄生電容大小的方法來(lái)改善系統(tǒng) EMI。通過(guò)仿真分析增大功率器件導(dǎo)熱片與散熱器之間導(dǎo)熱硅脂的填充厚度,減小導(dǎo)熱片與散熱器之間導(dǎo)熱硅脂的介電常數(shù),以及減小功率模塊導(dǎo)熱片的面積這三種優(yōu)化方法,能夠有效地降低系統(tǒng)共模EMI水平,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件驗(yàn)證了前兩種優(yōu)化方法在低頻段抑制傳導(dǎo)EMI的正確性和有效性。
　　5)設(shè)計(jì)研究了電源變換器系統(tǒng)EMI濾波器。通