CN104635089A

CN104635089A - 电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台

Info

Publication number: CN104635089A
Application number: CN201510069292.9A
Authority: CN
Inventors: 翟丽; 张新宇; 李广召; 孙天民
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2015-05-20

Abstract

本发明涉及一种电动汽车电机驱动系统的传导电磁干扰实验平台包括电网、电源、正极人工电源网络、负极人工电源网络、电机控制器、电机、负载设备、大地、低相对介电常数支撑物、接地平板、测试桌、屏蔽室或暗室、测试设备、电机控制信号、电机支架和负载设备支架。本发明通过建立电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台，并对电机加载来测试不同工况下系统产生的传导电压和传导电流，为研究电机驱动系统电磁干扰产生的机理和抑制电机驱动系统产生的电磁干扰提供了有效的测试平台和测试方法。

Description

电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台

技术领域

本发明涉及一种电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台，用于电动汽车电机驱动系统电磁兼容性测试。

背景技术

标准《GB/T 18655-2010车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》对电动汽车的电磁场发射强度作出了限制，电动汽车用交流电机驱动系统由逆变器功率回路、控制电路、机箱、散热器、电缆等几部分组成，其中逆变器功率回路的主要部件为功率模块或元器件，如PIM或IGBT等。这些功率模块，例如IGBT，在工作时处于高速通断模式，在它的集电极和发射极之间会形成高频dv/dt，从而产生了宽频带电磁干扰，频率范围超过数十兆赫兹。随着电机向轻小化、高效化的方向发展，对功率模块的开关速度的要求也越来越高，这就使得功率模块产生的电磁干扰更为强烈，这些电磁干扰通过传导和辐射两种传播方式影响车载电子零部件的正常工作，对于系统自身可能引起电机端轴承电流过大，使得轴承损伤或者烧坏电机绝缘层，也可能通过线缆、车架、辐射等多种方式影响其他车载电子设备的正常工作。因此电机驱动系统产生的电磁干扰不仅关系到自身的工作可靠性，而且会影响整车及邻车的电磁兼容性、安全运行能力和工作可靠性。所以研究该电磁干扰的产生机理和抑制方法对电动汽车的发展有着实际意义。

电动汽车电机驱动系统的电磁干扰分为传导电磁干扰和辐射电磁干扰，逆变器功率回路中的功率器件高速通断产生的干扰首先在系统元器件、连接件和线缆上以传导干扰的方式进行传播，由于电动汽车用动力线缆长度较长，传导干扰会通过直流动力线缆和电机三相交流动力线缆对外产生辐射，因此传导干扰为主要干扰源。

当前对电动汽车车载零部件的标准《GB/T 18655-2010车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》只规定了低压系统传导电磁干扰的测试方法，并且该测试方法只规定了低压电源线传导电压和信号线传导电流，未对本发明涉及的高压电源线传导电压、传导电流、直流端共模电流及交流端共模电流的测试方法作出规定。《GB/T 18387-2008电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法宽带9kHz～30MHz》只针对系统装车后电动汽车整车的电磁干扰测试做出了规定，电动汽车电机驱动系统加载后的电磁干扰测试平台和方法尚未见公开报道。

发明内容

针对以上问题，本发明建立了电机驱动系统传导电磁干扰实验平台，用于测试电机工作在不同工况时，系统产生的传导电磁干扰，为研究电机驱动系统电磁干扰产生的机理和抑制电机驱动系统产生的电磁干扰提供了有效的测试平台和测试方法。

技术方案：一种电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台如附图1所示，包括电网1、电源2、正极人工电源网络3、负极人工电源网络4、电机控制器5、电机6、负载设备7、大地8、低相对介电常数支撑物(ε_r≤1.4)9、接地平板10、测试桌11、屏蔽室或暗室12、测试设备13、电机控制信号14、电机支架15和负载设备支架16。

电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台的连接方式为：

如附图1俯视图所示，电网1通过交流动力线N1、N2、N3与电源2交流输入端相连，电源2的正极直流输出端通过直流动力线N4与正极人工电源网络3输入端A相连，电源2的负极直流输出端通过直流动力线N5与负极人工电源网络4输入端A相连，正极人工电源网络3输出端B通过直流动力线N6与电机控制器5的正极输入端相连，负极人工电源网络4输出端B通过直流动力线N7与电机控制器5的负极输入端相连，电机控制器5的U相输出端通过交流动力线N8与电机6的U相输入端相连，电机控制器5的V相输出端通过交流动力线N9与电机6的V相输入端相连，电机控制器5的W相输出端通过交流动力线N10与电机6的W相输入端相连，电机6的输出端通过绝缘机械连接轴N11与负载设备相连，电机控制器5、直流动力线N6、直流动力线N7放置在低相对介电常数支撑物(ε_r≤1.4)9上，低相对介电常数支撑物(ε_r≤1.4)9、正极人工电源网络3和负极人工电源网络4放置在接地平板10上，接地平板10放置在测试桌11上，正极人工电源网络3接地端D通过连接线N13与大地8相连，负极人工电源网络4接地端D通过连接线N14与大地8相连，接地平面10通过连接线N15与大地8相连，电机6通过连接线N16与大地8相连，负极人工电源网络4信号端C通过信号线N17与测试设备13相连，电机控制器5控制端C通过信号线N18与电机控制信号14相连。

如附图1侧视图所示，电机6放置在电机支架15上并紧固，负载设备放置在负载设备支架16上并紧固。正极人工电源网络3、负极人工电源网络4、电机控制器5、电机6、低相对介电常数支撑物(ε_r≤1.4)9、接地平板10、测试桌11、电机支架15和负载设备支架16均放置在屏蔽室或暗室12中。

如附图1所示，直流动力线N6、直流动力线N7的长度d范围应在200mm-400mm之间，接地平板10应采用至少0.5mm厚的铜板，并且最小尺寸应为1000mm×400mm，测试桌11的高度h范围是800mm-1000mm。

本发明涉及电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台的测试过程如下：

第一步：电源2将电网1的交流电变为直流电后供给电机控制器5，电机控制器5将直流电逆变为交流电后给电机6供电。通过调节电机控制信号14和负载设备7将电机6控制在稳定工作状态。

第二步：利用测试设备13与正极人工电源网络3信号端C连接测量系统正极传导电压，利用测试设备13与负极人工电源网络4信号端C连接测量系统负极传导电压，在附图1中直流线缆电流钳位置放置电流钳测量直流动力线N6上的传导电流和直流动力线N7的传导电流以及直流动力线N6、N7上的直流端共模电流，在附图1中交流线缆电流钳位置放置电流钳测量交流动力线N8上的传导电流、交流动力线N9上的传导电流、交流动力线N10上的传导电流以及交流动力线N8、N9、N10上的交流端共模电流。

第三步：调节电机控制信号14和负载设备7，测试电机6工作在不同工况时系统的正极传导电压、负极传导电压、直流动力线N6上的传导电流、直流动力线N7的传导电流、直流动力线N6、N7上的直流端共模电流、交流动力线N8上的传导电流、交流动力线N9上的传导电流、交流动力线N10上的传导电流以及交流动力线N8、N9、N10上的交流端共模电流。

第四步：关闭电机6，关闭负载设备7，关闭电源2。

优点功效：

本发明通过建立电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台，并对电机加载来测试不同工况下系统产生的传导电压和传导电流，为研究电机驱动系统电磁干扰产生的机理和抑制电机驱动系统产生的电磁干扰提供了有效的测试平台和测试方法。

附图说明

附图1电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台结构图

附图2电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台实验图

附图3直流动力线正极传导电压结果图

附图4直流动力线N6上的传导电流结果图

附图5直流端共模电流结果图

附图6交流动力线N8上的传导电流结果图

附图7交流端共模电流结果图

具体实施方式

本发明提供电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台的一种实现方法，下面以电动汽车20kW三相交流电机为实验对象，结合附图对本发明的技术方案做详细描述。

第一步：电源2将电网1的交流电变为288V直流电后供给电机控制器5，电机控制器5将直流电逆变为交流电后给20kW永磁同步电机6供电。电机控制信号14为电机转速控制信号，负载设备7为30kW测功机，通过调节电机转速控制信号和测功机将电机6控制在稳定工作状态。

第二步：如附图2所示，测试设备13为接收机，型号是ESU40，正负极人工电源网络信号均为ESH3-Z6，利用接收机与正极人工电源网络3信号端C连接测量系统正极传导电压，利用接收机13与负极人工电源网络4信号端C连接测量系统负极传导电压，在附图1中直流线缆电流钳位置放置如附图2所示的型号为F55的电流钳测量直流动力线N6上的传导电流和直流动力线N7的传导电流以及直流动力线N6、N7上的直流端共模电流，在附图1中交流线缆电流钳位置放置如附图2所示的型号为F55的电流钳测量交流动力线N8上的传导电流、交流动力线N9上的传导电流、交流动力线N10上的传导电流以及交流动力线N8、N9、N10上的交流端共模电流。

第三步：调节电机转速控制信号和测功机，测试电机6工作在不同工况时系统的正极传导电压、负极传导电压、直流动力线N6上的传导电流、直流动力线N7的传导电流、直流动力线N6、N7上的直流端共模电流、交流动力线N8上的传导电流、交流动力线N9上的传导电流、交流动力线N10上的传导电流以及交流动力线N8、N9、N10上的交流端共模电流。测得的一种工况下的直流动力线正极传导电压结果图如附图3所示，直流动力线正极传导电流结果图如附图4所示，直流动力线N6上的传导电流结果图如附图5所示，直流端共模电流结果图如附图6所示，交流端共模电流结果图如附图7所示。

第四步：关闭电机6，关闭测功机，关闭电源2。

Claims

1.一种电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台包括电网1、电源2、正极人工电源网络3、负极人工电源网络4、电机控制器5、电机6、负载设备7、大地8、低相对介电常数支撑物9、接地平板10、测试桌11、屏蔽室或暗室12、测试设备13、电机控制信号14、电机支架15和负载设备支架16；

电网1通过交流动力线N1、N2、N3与电源2交流输入端相连，电源2的正极直流输出端通过直流动力线N4与正极人工电源网络3输入端相连，电源2的负极直流输出端通过直流动力线N5与负极人工电源网络4输入端相连，正极人工电源网络3输出端通过直流动力线N6与电机控制器5的正极输入端相连，负极人工电源网络4输出端通过直流动力线N7与电机控制器5的负极输入端相连，电机控制器5的U相输出端通过交流动力线N8与电机6的U相输入端相连，电机控制器5的V相输出端通过交流动力线N9与电机6的V相输入端相连，电机控制器5的W相输出端通过交流动力线N10与电机6的W相输入端相连，电机6的输出端通过绝缘机械连接轴N11与负载设备相连，电机控制器5、直流动力线N6、直流动力线N7放置在低相对介电常数支撑物9上，低相对介电常数支撑物9、正极人工电源网络3和负极人工电源网络4放置在接地平板10上，接地平板10放置在测试桌11上，正极人工电源网络3接地端通过连接线N13与大地8相连，负极人工电源网络4接地端通过连接线N14与大地8相连，接地平面10通过连接线N15与大地8相连，电机6通过连接线N16与大地8相连，负极人工电源网络4信号端通过信号线N17与测试设备13相连，电机控制器5控制端通过信号线N18与电机控制信号14相连；

电机6放置在电机支架15上并紧固，负载设备放置在负载设备支架16上并紧固；正极人工电源网络3、负极人工电源网络4、电机控制器5、电机6、低相对介电常数支撑物9、接地平板10、测试桌11、电机支架15和负载设备支架16均放置在屏蔽室或暗室12中；

直流动力线N6、直流动力线N7的长度d范围应在200mm-400mm之间，接地平板10应采用至少0.5mm厚的铜板，并且最小尺寸应为1000mm×400mm，测试桌11的高度h范围是800mm-1000mm。

2.如权利要求1所述，一种电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰实验平台的测试过程如下：

第一步：电源2将电网1的交流电变为直流电后供给电机控制器5，电机控制器5将直流电逆变为交流电后给电机6供电；通过调节电机控制信号14和负载设备7将电机6控制在稳定工作状态；

第二步：利用测试设备13与正极人工电源网络3信号端连接测量系统正极传导电压，利用测试设备13与负极人工电源网络4信号端连接测量系统负极传导电压，在直流线缆电流钳位置放置电流钳测量直流动力线N6上的传导电流和直流动力线N7的传导电流以及直流动力线N6、N7上的直流端共模电流，在交流线缆电流钳位置放置电流钳测量交流动力线N8上的传导电流、交流动力线N9上的传导电流、交流动力线N10上的传导电流以及交流动力线N8、N9、N10上的交流端共模电流；

第三步：调节电机控制信号14和负载设备7，测试电机6工作在不同工况时系统的正极传导电压、负极传导电压、直流动力线N6上的传导电流、直流动力线N7的传导电流、直流动力线N6、N7上的直流端共模电流、交流动力线N8上的传导电流、交流动力线N9上的传导电流、交流动力线N10上的传导电流以及交流动力线N8、N9、N10上的交流端共模电流；

第四步：关闭电机6，关闭负载设备7，关闭电源2。