AC-DC转换系统在车辆电磁兼容基础中的作用

新能源车辆包括纯电动车（PEV）、混合动力车（HEV）和燃料电池车（FCEV）等，它们都需要从车的能源中获得高压直流电能，然后通过电动机及其调速控制系统驱动车辆运行。对于纯电动车辆与燃料电池车辆而言，车载电源全部为直流电，但对于混合动力车尤其是以发动机-发电机作为混合动力的车辆来说，必须安装AC-DC转换系统来满足车辆能源需求。通过AC-DC转换器给车辆提供高压直流电能，然后经过其他转换器为电机及其控制器、蓄电池以及车辆其他附属电气系统进行供电。下面主要分析AC-DC的整流模块产生的电磁骚扰。

图3-37 AC-DC整流模块原理图

电动汽车选用的发电机AC-DC整流模块一般为二极管组成的三相全波整流电路，如图3-37所示，通过二极管的自然换相导通达到整流的目的。

下面分析AC-DC转换系统产生电磁干扰的机理。AC-DC转换系统之所以是一个很强的电磁骚扰源，是因为其高频通断的开关器件和输出整流二极管，以及脉冲变压器及滤波电感等。三相全波整流电路实为三相半波共阴极组与共阳极组的串联，因此，可以将其简化为共阴极组和共阳极组的三相半波整流电路来研究，如图3-38a、b所示。

图3-38 三相全波整流电路(www.xing528.com)

a）共阴极三相全波整流电路 b）共阳极三相全波整流电路

在图3-38a中，由于漏抗L_T的存在，在换相（即换流）时，电流不能突变，存在一个变化过程。使电流从a相转换到b相，a相电流从i_d不能瞬时下降到零，而b相电流也不能从零突然上升到i_d，电流换相需要一段时间，换相过程所对应的时间以相角计算，称为换相重叠角。

在换相重叠角期间，a、b两相二极管同时导电，相当于两相间短路。两相电位之差u_b^-ua称为短路电压，在两相漏抗回路中产生一个假想的短路电流i_k，如图3-38a中虚线所示，a相电流i_a=i_d-i_k，随着i_k增大而逐渐减小；而i_b=i_k是逐渐增大的，当它增大到i_d也就是i_a减小到零时，VD₁关断，VD₃管电流达到稳定电流i_d，完成换相过程。换相重叠角期间，两相二极管同时导电，相当于两相间短路，换相期间短路电压为两个漏抗电动势所平衡。

由以上分析可见，由于漏抗的存在，整流换相并不是一个瞬态过程。在换相重叠角期间，前一时刻的电压U⁺或者后一时刻的电压U-存在着一个跳变，这就是整流模块产生共模干扰的主要原因。

当整流电路的整流二极管流过反向电流时，其恢复到零点的时间与结电容等因素有关。它会在变压器漏感和其他分布参数的影响下产生很大的电流变化（di/dt），产生较强的高频干扰，频率可达几十兆赫兹。

杂散参数影响耦合通道的特性，在传导骚扰频段（＜30MHz），多数AC-DC转换系统骚扰的耦合通道是可以用电路网络来描述的。但是，在AC-DC转换系统中的任何一个实际元器件，如电阻、电容、电感乃至开关管、二极管都包含有杂散参数，且研究的频带越宽，等值电路的阶次越高，因此，包括各元器件杂散参数和元器件间的耦合在内的AC-DC转化系统的等效电路将会更加复杂。