在解讀《電動汽車安全指南 2019 版》中,EMC 安全已經(jīng)被明確納入其中,指南中 5.5.3 詳細(xì)規(guī)定了電驅(qū)動 EMC 及防護(hù)措施;在《2020 版新能源汽車國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)即將發(fā)布》中,也提到唯一電驅(qū)動系統(tǒng) EMC 安全標(biāo)準(zhǔn):GB/T36282-2018《電動汽車用驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性要求和試驗方法》。在《電磁兼容性(一)》中,我們已經(jīng)分析了電動車以及電驅(qū)動系統(tǒng)的電磁干擾來源,我們這次還是把電驅(qū)動作為干擾源,結(jié)合 EMC 安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),分析上次未研究完的問題。
我們從以下幾方面展開討論:
1. 電驅(qū)動系統(tǒng)的電磁干擾路徑
2. 電磁干擾頻段測試
3. 抑制干擾的方式?
1. 電驅(qū)動系統(tǒng)的電磁干擾耦合路徑
由于電驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)輻射干擾主要是由于傳導(dǎo)電磁干擾引起的,而且可以通過添加屏蔽等物理手段進(jìn)行抑制,而傳導(dǎo)干擾沿著導(dǎo)體進(jìn)行傳播,相比輻射干擾更難抑制。
這里我們謹(jǐn)遵毛爺爺?shù)闹笇?dǎo),抓主要矛盾,只分析傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾是通過所在系統(tǒng)中各種導(dǎo)體傳輸線,以電流、電壓形式進(jìn)行耦合傳播的干擾。
在前面文章中已經(jīng)提過電驅(qū)動中存在差模干擾和共模干擾(傳送門:《新能源電驅(qū)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)解讀與拓展:電磁兼容性(一)》),在分析干擾路徑前,我們先要明白什么是差模干擾?什么是共模干擾?
差模干擾(Differential-mode):干擾電壓存在于信號線及其回線(一般稱為信號地線)之間,干擾電流回路則是在導(dǎo)線與參考物體構(gòu)成的回路中流動。
共模干擾(Common-mode):干擾電壓在信號線及其回線(一般稱為信號地線)上的幅度相同,這里的電壓以附近任何一個物體(大地、金屬機(jī)箱、參考地線板等)為參考電位,干擾電流回路則是在導(dǎo)線與參考物體構(gòu)成的回路中流動。
關(guān)于 DM 和 CM,下圖表示的很清楚了,供參考:
簡單來說,差模干擾時信號線到信號線的回路干擾,共模干擾是信號線到地的回路干擾。
01 電驅(qū)動系統(tǒng)的差模干擾路徑
IGBT 開通關(guān)斷期間感應(yīng)出瞬態(tài)脈沖電壓,在相線與電源線組成回路中產(chǎn)生電流,形成差模干擾回路。差模傳導(dǎo)電磁干擾耦合路徑示意圖如下所示:
傳播路徑 1,通過耦合到母線最終流回到電池;傳播路徑 2,是產(chǎn)生的較高頻的電流通過電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生尖峰電壓。電流 1、電流 2 的和,就是逆變器產(chǎn)生的總體差模干擾電流。
02 電驅(qū)動系統(tǒng)的共模干擾路徑
共模傳導(dǎo)電磁干擾耦合路徑示意圖如下所示:
路徑 1,為開關(guān)器件 IGBT 處形成的干擾,在三相逆變橋臂上中性點(diǎn)的電位是規(guī)律性階躍變化的,IGBT 與散熱器之間存在雜散電容,在 IGBT 開通關(guān)斷的瞬間,產(chǎn)生的高頻 du/dt 會通過其上寄生電容充放電,進(jìn)而產(chǎn)生共模電流,最終通過輸入電纜線回到逆變器形成共模干擾回路。
同時,研究指出,電機(jī)的定子繞組和電機(jī)機(jī)殼之間,也存在著較大的寄生電容,存在于電池、電機(jī)中性點(diǎn)上的共模電壓也會通過上述寄生電容形成共模 EMI 電流,并通過高壓線纜最終回到逆變器形成路徑 2。
電流 1、電流 2 的和,就是逆變器產(chǎn)生的總體共模干擾電流。
以上,我們完成了電驅(qū)動電磁干擾源和干擾路徑的分析,那么下一步看看敏感器件有哪些。我們只有知道了干擾頻段的大小是多少,才能指導(dǎo)干擾到哪些器件,接下來我們看看如何測試干擾頻段。
問題:
導(dǎo)干擾和輻射干擾如何進(jìn)行測試?不同頻段的振幅是多少?會不會影響到敏感期間呢?