混合動力汽車直流電源變換系統(tǒng)傳導電磁干擾分析與抑制研究.pdf

1、混合動力汽車相比傳統(tǒng)汽車電磁兼容(Electromagnetic Compatibility, EMC)問題更加突出,其車載大功率電力電子設備產(chǎn)生的強烈電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)會對自身系統(tǒng)和車內(nèi)其它系統(tǒng)造成干擾影響。為了解決混合動力汽車大功率電力電子系統(tǒng)的EMC問題,本文重點研究車載大功率直流電源變換器系統(tǒng) EMC問題,掌握該系統(tǒng)的EMI測量方法、產(chǎn)生機理、傳播路徑、預測模型和優(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問題較突出的系統(tǒng)研究中,能夠為混合動力汽車EMC問題研究提供理論和實踐指導。論文主要研究內(nèi)容及取得的成果有:
　　1)采用消耗型鐵氧體磁環(huán)對直流電源變換系統(tǒng)線束EMI進行排查,對多個線束上的EMI信號進行獨立測量,獲得直流電源變換系統(tǒng)單獨產(chǎn)生的EMI水平。采用小波變換分解EMI信號并提取對應的小波系數(shù),基于各分解尺度下的小波系數(shù)計算出了干擾信號頻域內(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)能夠表征時域EMI信號的頻域特征。
　　2)通過對直流電源變換器系統(tǒng)EMI產(chǎn)生機理分析,建立了產(chǎn)生干擾振蕩波形的等效電路模型,并推導出振蕩波形的數(shù)學表達式,該數(shù)學模型能夠表征干擾波形的主要特征。在EMI傳播路徑研究過程中,依據(jù)變壓器主電路中變壓器的結(jié)構(gòu)和初次級線圈之間寄生電容的分布,建立了EMI通過變壓器的耦合路徑模型。推導出了EMI從初級繞組耦合到次級繞組的機理,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EMI預測模型,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)合仿真計算的變壓器和帶鐵芯電感的“實體-場-路”模型、干擾源的集中等效模型、基于靜電場有限元方法的寄生電容計算模型。將各個模塊的模型集合成系統(tǒng)仿真模型,仿真計算得到系統(tǒng)的傳導EMI水平,并通過實驗對比驗證了該系統(tǒng)EMI預測模型的準確性。
　　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機殼的寄生電容是影響系統(tǒng)共模EMI水平的重要因素,提出通過改變寄生電容大小的方法來改善系統(tǒng) EMI。通過仿真分析增大功率器件導熱片與散熱器之間導熱硅脂的填充厚度,減小導熱片與散熱器之間導熱硅脂的介電常數(shù),以及減小功率模塊導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)實驗條件驗證了前兩種優(yōu)化方法在低頻段抑制傳導EMI的正確性和有效性。
　　5)設計研究了電源變換器系統(tǒng)EMI濾波器。通