关键词：电动汽车电机驱动系统;;Z源逆变器;;传导电磁干扰;;永磁同步电机;;抑制技术
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。
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