基于Z源逆变器的电动汽车电机驱动系统的传导电磁干扰研究

发布时间：2020-06-08 04:59

【摘要】：近年来,随着环境污染越来越严重,环境问题已引起了世界各国的高度重视。在非再生能源日益短缺以及汽车尾气导致环境污染的背景下,具有高效节能、环境友好等优点的电动汽车在市场中迅速增长。与燃油、燃气汽车比较,电动汽车中的电力电子器件不断增加、电气集成化程度不断提高,致使其EMC(Electromagnetic Compatibility,电磁兼容)问题更加突出。Z源逆变器作为EV-MDS(Electric Vehicle Motor Drive System,电动汽车电机驱动系统)的重要组成部分,具有独特的升降压特性,可以代替变换器与逆变器的级联结构,非常适合应用在电动汽车上面,但与传统逆变器一样存在输出CMV(Common Mode Voltage,共模电压)高的缺点。EV-MDS作为主要的电磁干扰源,其在工作过程中Z源逆变器产生的CM-EMI(Common Mode Electromagnetic Interference,共模电磁干扰)最为严重,不仅影响自身系统的正常工作,还会对车内其他系统产生干扰,严重威胁汽车的自身安全。因此,本文主要对基于Z源逆变器的EV-MDS工作时产生的传导EMI问题展开研究,主要有以下内容:首先,对EV-MDS传导EMI机理进行分析。介绍EV-MDS的结构组成部分,对Z源网络结构、Z源逆变器工作原理进行分析,设计Z源网络中的电容、电感并进行参数计算,在传统逆变器的基础上分析Z源逆变器工作时的调制策略,推导MDS中Z源逆变器产生的CMV和CMC(Common Mode Current,共模电流),详细分析MDS传导EMI主要来源以及传导EMI传播路径,分离和提取LISN上的CM干扰和DM(Differential Mode,差模)干扰。其次,对EV-MDS传导EMI进行建模和仿真分析。在传导EMI频率范围内,建立MDS各部件高频电路模型,包括逆变器、电机、线缆和LISN(Line Impedance Stabilization Network,线性阻抗稳定网络),对MDS传导EMI机理进行分析,在MATLAB/Simulink软件下搭建MDS传导EMI电路仿真模型,分别对交流侧和直流侧传导EMI进行仿真并分析EMI结果。通过改变开关管对地寄生电容的大小,分析不同寄生电容值对MDS传导EMI产生的影响。再次,对EV-MDS电机端轴电压、轴电流进行研究。阐述PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步电机)电机端轴电压和轴电流的产生机理以及共模电压对PMSM产生的影响,分析PMSM电机端内部存在的分布电容,结合产生机理和分布电容建立PMSM电机端的共模模型并对电机端产生轴电流的路径进行详细分析;根据共模模型和计算所得到的共模参数,在MATLAB/Simulink软件下搭建电机端轴电压、轴电流电路仿真模型并进行仿真分析。最后,对EV-MDS传导EMI的抑制方法进行研究。决定在EV-MDS中采用无源滤波器对其传导EMI进行抑制,分别在直流侧加入共模扼流圈,在交流侧引入一种改进的RLC二阶低通滤波器,将二者滤波器同时接入原电路仿真模型在MATLAB/Simulink中进行仿真,并将得到的仿真结果与之前未加滤波器的传导EMI仿真结果做对比分析,得出采用共模扼流圈和改进的RLC二阶低通滤波器相结合的方法对EV-MDS传导EMI有很好的抑制效果。
【图文】：

汽车运行的核心，而驱动电机又作为 MDS 的核心部好坏。电动汽车最早采用了直流电机系统，特点是期进行维护。随着电力电子技术、计算机控制技术电机以及永磁电机在内的交流电机系统体现出比直了直流电机控制系统。特别是借助永磁材料设计开市场上电动汽车常用的交流电机主要有异步、永磁工业协会统计的结果，，2016 年上半年，我国纯电动万辆，与上一年同期比较，分别增长 160.8%和 161.6000 辆纯电动汽车，其中 PMSM 的装机量约为 4600异步电机的装机量约 23000 辆，所占比例约为 32.90图 1.1 所示。由此可知，PMSM 占了电动汽车所有机的 2 倍。由于 PMSM 所具有的优良性能以及我大多数电动汽车品牌电机均采用 PMSM，如宝马、

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本文编号：2702576