车辆电磁兼容基础：车用电动机驱动系统

电动汽车驱动系统电磁兼容涉及的主要部件有蓄电池充电机、逆变器、交流电缆及驱动电动机等。驱动系统的电磁干扰主要有传导性干扰（图3-20a、b）和逆变器的共模辐射。通过对实验测试或仿真方法得到的模型参数进行分析，可知交流变频电动机的共模电压是三相交流电压PWM调制作用的结果。由于实际的相电压均有一定程度的不对称，所以电动机逆变器输出均装有滤波装置来抑制这种共模骚扰的产生，但还是会有谐波从电动机逆变器中窜出，影响其他电气元器件工作。

驱动电动机的作用是将电能转化为机械能，通过传动装置来直接驱动车轮。目前电动汽车上广泛采用直流串励电动机，这种电动机具有“软”的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符，但存在具有换向火花、比功率较小、效率较低、维护保养工作量大等缺点。随着电动机技术和电动机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BLDCM）、永磁同步电动机（PMSM）、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机（IM）所取代。从图3-21可以看出，电动机驱动系统中存在电磁干扰，电动机对各种CPU产生辐射干扰，对功率放大器产生强电干扰，所以电动机驱动系统中的电磁干扰是不可忽视的。

图3-20 传导性干扰

a）差模干扰电压传播途径 b）共模干扰电压传播途径

电动机驱动系统中的骚扰源主要有：

1）驱动器功率转换电路中的开关器件在开关过程中，大脉冲电流的切换引起磁或电的干扰，这种干扰脉冲可以在电源线或接地线中观察到。

2）交流电网负载突变（如电动机的起动、制动、各种电器的通断等）时，在负载突变处产生瞬变电压，其振幅可高于电源电压，而且前沿陡峭，频带很宽。

3）强电干扰，电动机电流切换时，其di/dt值很大，不仅影响驱动电路，而且还会通过电源、接地线路进入控制线路。

图3-21 干扰传递途径

电动机驱动系统所处电磁环境中存在的外部电磁骚扰源主要有：

1）高频开关器件快速通断形成大脉冲电流而引起的电磁干扰。

2）供电电源的负载突变。(www.xing528.com)

3）周围的强电元件造成的强电干扰。

4）电动机电枢传输线与其他传输线间的电容性耦合和电感性耦合引起的干扰。

5）由连续波骚扰源等造成的空间辐射干扰。

随着开关频率的增加，逆变器产生大的di/dt，引起电磁干扰。电动机驱动系统中的电流包括三部分：基波电流、谐波电流和耦合电流。传导EMI分析就是找出这些电流分量（主要是谐波电流、耦合电流），传导EMI分析的重点是考虑寄生电容耦合效应。传导EMI中的耦合电流是寄生电容中电流之和，它是由大的di/dt、大的方波电压幅值引起，耦合电流有差模分量、共模分量，差模、共模路径各不相同。

1.差模EMI

差模电流路径由两条直流母线，相间的寄生电容C_d，直流电容构成，如图3-22a所示。

图3-22 耦合电流

a）差模耦合电流 b）共模耦合电流

2.共模EMI

共模电流路径由一条直流母线、相地间的寄生电容C_C，以及接地、交流电源、整流器构成，如图3-22b所示。一部分电流经整流器的寄生电容（直流电容）流过。不同设备的共模电流共享接地线路，所以共模EMI水平高，更难抑制。

耦合电流是EMI的一种源，与容性耦合阻抗、激励电压、du/dt、直流环节电压幅值、寄生阻抗有关，而与电机负载和运行状况无关。