新能源电驱系统标准解读与拓展:电磁兼容性(二)

2021-08-20 12:43:08

导语:在解读《电动汽车安全指南2019版》中,EMC安全已经被明确纳入其中,指南中5.5.3详细规定了电驱动EMC及防护措施;在《2020版新能源汽车国家强制标准即将发布》中,也提到唯一电驱动系统EMC安全标准:GB/T36282-2018《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》。在《电磁兼容性(一)》中,我们已经分析了电动车以及电驱动系统的电磁干扰来源,我们这次还是把电驱动作为干扰源,结合EMC安全相关标准,分析上次未研究完的问题。

我们从以下几方面展开讨论:

1.电驱动系统的电磁干扰路径

2.电磁干扰频段测试

3.抑制干扰的方式

1. 电驱动系统的电磁干扰耦合路径

由于电驱动系统内辐射干扰主要是由于传导电磁干扰引起的,而且可以通过添加屏蔽等物理手段进行抑制,而传导干扰沿着导体进行传播,相比辐射干扰更难抑制。

这里我们谨遵毛爷爷的指导,抓主要矛盾,只分析传导干扰。传导干扰是通过所在系统中各种导体传输线,以电流、电压形式进行耦合传播的干扰。

在前面文章中已经提过电驱动中存在差模干扰和共模干扰(传送门:《新能源电驱系统标准解读与拓展:电磁兼容性(一)》),在分析干扰路径前,我们先要明白什么是差模干扰?什么是共模干扰?

差模干扰(Differential-mode):干扰电压存在于信号线及其回线(一般称为信号地线)之间,干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。

共模干扰(Common-mode):干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的幅度相同,这里的电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位,干扰电流回路则是在导线与参考物体构成的回路中流动。

关于DM和CM,下图表示的很清楚了,供参考:


简单来说,差模干扰时信号线到信号线的回路干扰,共模干扰是信号线到地的回路干扰。

01 电驱动系统的差模干扰路径

IGBT开通关断期间感应出瞬态脉冲电压,在相线与电源线组成回路中产生电流,形成差模干扰回路。差模传导电磁干扰耦合路径示意图如下所示:


传播路径1,通过耦合到母线最终流回到电池;传播路径2,是产生的较高频的电流通过电机内部产生尖峰电压。电流1、电流2的和,就是逆变器产生的总体差模干扰电流。

02 电驱动系统的共模干扰路径

共模传导电磁干扰耦合路径示意图如下所示:


路径1,为开关器件IGBT处形成的干扰,在三相逆变桥臂上中性点的电位是规律性阶跃变化的,IGBT与散热器之间存在杂散电容,在IGBT开通关断的瞬间,产生的高频du/dt会通过其上寄生电容充放电,进而产生共模电流,最终通过输入电缆线回到逆变器形成共模干扰回路。

同时,研究指出,电机的定子绕组和电机机壳之间,也存在着较大的寄生电容,存在于电池、电机中性点上的共模电压也会通过上述寄生电容形成共模EMI电流,并通过高压线缆最终回到逆变器形成路径2。

电流1、电流2的和,就是逆变器产生的总体共模干扰电流。

以上,我们完成了电驱动电磁干扰源和干扰路径的分析,那么下一步看看敏感器件有哪些。我们只有知道了干扰频段的大小是多少,才能指导干扰到哪些器件,接下来我们看看如何测试干扰频段。

2. 电磁干扰频段的测试

传导干扰和辐射干扰如何进行测试?不同频段的振幅是多少?会不会影响到敏感期间呢?

轉自 車家號 臭皮匠试验室