电动汽车隔离型全桥电源变换器电磁兼容分析与抑制方案设计

发布时间：2017-10-12 00:34

  本文关键词：电动汽车隔离型全桥电源变换器电磁兼容分析与抑制方案设计

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【摘要】：电动汽车与传统动力汽车相比由于车载大功率电力电子设备增多导致车内电磁环境复杂,因此会带来更严重的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)问题。本论文重点研究电动汽车车载隔离型全桥式电源变换器的EMC问题,掌握该装置电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)源的判断方法,干扰源的等效EMC模型,高频噪声的传播机理,制定针对性的EMI抑制方案,对工程应用具有一定的借鉴作用。本文应用小波包分解与特征能量提取技术对电源线上采集到的信号进行分析,识别电动汽车电源变换器的干扰源。与傅里叶分析相比,小波包分析在分析瞬变信号更有优势。然后构建开关器件MOSFET的等效EMC电路模型,通过实验将采集到的开关管漏源极间的电压信号与仿真电路的结果进行对比,验证模型的准确性;再用小波包工具对MOSFET开关波形分解重构,分析波形成分,判断噪声来源。研究分析隔离型电源变换器的传导EMI路径,对高频变压器耦合EMI机理进行分析和公式推导。仿真分析得到高频变压器初、次级间电容影响共模干扰阻抗进而影响EMI的传播。建立高频变压器的等效EMC模型,应用有限元仿真软件计算电路中的电容电感值。按照电动汽车隔离型全桥式电源变换器的设计要求设计了一款变压器,用阻抗分析仪测试不同端口的阻抗特性,将模型的阻抗特性与之对比,验证模型的准确性。设计EMI抑制方案,采用为高频变压器安装法拉第屏蔽层的方法抑制噪声。搭建高频变压器传导干扰测试平台,分别对安装与未安装屏蔽层的两种变压器进行测试,对变压器次级差模信号进行研究,然后将实验采集到的两组信号用小波包分析工具进行分析,将分解后获得的八个频段上的特征能量进行对比,观察法拉第屏蔽层对干扰信号的抑制效果。在LISN上分别测量两种高频变压器作为传导耦合路径时的共模电流,将两组共模信号进行对比,观察法拉第屏蔽层的抑制作用。
【关键词】：电动汽车 电磁兼容 高频变压器 法拉第屏蔽层 建模
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.1.1 课题研究背景8-9
• 1.1.2 论文选题意义9
• 1.2 电动汽车电磁兼容研究现状9-10
• 1.3 电力电子装置电磁兼容研究概述10-12
• 1.4 论文主要研究工作12-14
• 2 电磁兼容理论基础14-22
• 2.1 电磁兼容14-15
• 2.1.1 电磁兼容的含义14
• 2.1.2 电磁兼容标准14
• 2.1.3 电磁兼容的三要素14-15
• 2.2 电磁干扰耦合通路15-18
• 2.2.1 电源线耦合与地线耦合15-16
• 2.2.2 电场耦合16-17
• 2.2.3 磁场耦合17-18
• 2.3 传导干扰及测量方法18-20
• 2.3.1 共模干扰与差模干扰18-19
• 2.3.2 传导干扰测试方法19-20
• 2.4 本章小结20-22
• 3 隔离型全桥电源变换器EMI分析22-42
• 3.1 隔离型全桥电源变换器系统组成及工作原理22-24
• 3.2 隔离型电源变换器干扰源特征24-31
• 3.2.1 小波包理论24-27
• 3.2.2 干扰源特征分析27-31
• 3.3 开关器件干扰机理分析与建模31-39
• 3.3.1 MOSFET干扰机理分析31-37
• 3.3.2 MOSFET建模37-39
• 3.4 本章小结39-42
• 4 耦合路径的分析与高频变压器EMC建模42-64
• 4.1 电源变换系统传导EMI耦合路径分析42-46
• 4.1.1 耦合路径分析42-44
• 4.1.2 高频变压器传导耦合机理44-46
• 4.2 高频变压器的设计46-53
• 4.2.1 变压器的重要参数46-48
• 4.2.2 全桥变流器高频变压器的设计48-53
• 4.3 高频变压器电路模型及参数提取53-59
• 4.3.1 高频变压器建模53-55
• 4.3.2 参数计算55-58
• 4.3.3 实验验证58-59
• 4.4 隔离型全桥电源变换器传导EMI及仿真分析59-62
• 4.4.1 电源变换器的EMC电路模型59-60
• 4.4.2 仿真分析60-62
• 4.5 本章小节62-64
• 5 电磁干扰的抑制设计64-76
• 5.1 EMI抑制设计64-68
• 5.1.1 法拉第屏蔽原理64-65
• 5.1.2 高频变压器的法拉第屏蔽设计及仿真分析65-68
• 5.2 实验设计68-75
• 5.2.1 变压器次级差模电压对比实验69-72
• 5.2.2 电源线共模电流对比实验72-75
• 5.3 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 论文的主要工作和结论76-77
• 6.2 需进一步研究的问题77-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84
• 附录84
• A 作者在攻读学位期间发表的论文84

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本文编号：1015692