[发明专利]一种电驱系统辐射电磁干扰预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种电驱系统辐射电磁干扰预测方法，涉及电磁干扰预测领域，实现对不同控制策略下电驱系统的辐射场进行预测，具体方案为，包括以下步骤：S1：基于PMSM的矢量控制原理，在Matlab中搭建电驱系统的Matlab仿真模型；S2：根据S1中仿真模型计算IGBT逆变器输出的三相电缆激励电压；S3：在CST Cable电路工作室建立电驱系统电缆等效电路模型，计算电缆分布电流；S4：利用CST Cable电路工作室Co‑simulation协同仿真模块建立仿真模型，将电缆分布电流作为空间辐射场激励源，得到电驱系统空间辐射场。利用Matlab搭建电驱控制系统，并计算得到三相电缆激励电压。在此基础上，利用CST计算电驱系统空间辐射场。

技术领域

本发明涉及电磁干扰预测领域，更具体地说，它涉及一种电驱系统辐射电磁干扰预测方法及系统。

背景技术

作为电驱系统的重要组成部分，电力电子装置正常工作时，可能会发出强烈的电磁干扰，该干扰主要来自于半导体器件，部分元器件在通断或变换过程中，由于电压和电流在短时间内发生跳变，从而形成电磁干扰。电力电子装置产生的电磁干扰源主要有以下几个方面：1)dv/dt。在元器件通断瞬间，电压的跳变会作用于电容产生很大的充电或放电电流，实际的驱动电路和主电路都会存在杂散分布电容，1nF的电容就可以产生几个安培的电流瞬态脉冲，会对电力系统产生严重的电磁干扰。2)di/dt。开关器件在通断瞬间的电流变化会在杂散电感上感应出电压，另外，较大的di/dt的电流环路也是一个辐射源，将对空间产生辐射电磁场。在大功率驱动系统中，di/dt可达2kA/us，30nH的杂散电感就可以激励60V的电压干扰。3)PWM信号自身。逆变器中开关产生的PWM波形除了有用的基波外，还含有大量的高次谐波，目前逆变器的开关频率从几kHz到几百kHz，谐波频率从几kHz到几十MHz。由于高次谐波的存在，PWM信号也会对周围的设备产生辐射的影响。4)控制电路。控制电路输出的高频脉冲时钟波形也会产生一定的电磁干扰。由于控制电路的电压比较低，产生的电磁干扰也较小。此外，非线性的元器件和电路也是干扰源之一，它们会使电路中的信号发生畸变，增加信号中的高频成分。

在电驱系统电磁干扰机理研究方面，国外Sarikhani A.等学者利用三维有限元技术建立了电机福射模型，能够有效估计由电机及其线路产生的福射EMI噪声，还建立了一种适用于三维有限元仿真的优化等效电机模型，包括电机和线缆，并根据模型参数和实际电机参数产牛的远场福射电磁场进步优化上述模型。Oswal Manish和See Kye Yak等学者提出了辐射线缆共模电流分段处理模型，提高了辐射EMI噪声预估的精度。RadchenkoA.和KhilevichV.V.等学者利用惠更斯原理得到惠更斯而与天线间的传输函数，并提出了一种基于该传输函数的汽车电子辐射噪声预估方法。上述研究利用电路和电磁场方法分析传导和辑射噪声机理，确定了噪声的生成机理、干扰路径、传输特性及其等效模型，能够较好的得到产生的噪声，并为后续噪声抑制提供理论依据。国内姜建国等学者建立了开关电源共模传导EMI噪声模型，并分析了共模干扰的传播途径，初步揭示了共模干扰的生成机理。单潮龙等人研究了直流电网挂接一个三相逆变器的共模传导干扰问题，在得到的共模传导频域等效电路分析的基础上，研究了主要共模传导干扰源、干扰特性及其影响因素。裴雪军等人提出了一种用于研究PWM逆变器共模传导干扰的等效电路模型，通过频谱分析预测出共模EMI电流的频谱。孟进、马伟明等人针对交流发电机整流系统的传导电磁干扰进行了时域仿真研究，建立了可对系统传导EMI进行仿真研究的时域模型，并且考虑了系统中高频段不可忽视的寄生参数的影响。

从已发表的文献来看，现有的研究成果主要集中电驱系统共模传导干扰，对其空间辐射电磁干扰研究较少，且大多没有考虑控制策略对系统电磁辐射场的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种电驱系统辐射电磁干扰预测方法及系统，利用Matlab搭建电驱控制系统，并计算得到三相电缆激励电压。在此基础上，利用CST计算电驱系统空间辐射场。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：