预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，包括：搭建多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险预测模型；设置仿真步长、仿真时间；测量预测模型中LISN正极、负极在预设阻值负载时的端电压时域数据，并转换成工作频率范围内的正极计算电压曲线、负极计算电压曲线；导入标准的正极、负极限值曲线与正极、负极计算电压曲线分别进行比较，如果正极、负极计算电压曲线上的所有电压值均分别低于正极、负极限值曲线上对应的标准限值，则表示多合一电驱系统无电磁干扰超标风险，否则表示有电磁干扰超标风险。采用本发明专利技术能在产品测试前期准确的预测电磁干扰风险，为系统的前期优化设计及后期整改提供指导思路及整改方向。

【技术实现步骤摘要】
预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法
本专利技术属于电动汽车电磁兼容测试领域，具体涉及一种预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法。
技术介绍
多合一电驱系统（All-in-oneElectricDriveSystem,AEDS）通过将控制单元、驱动单元、减速器等多个模块集成在一个密封的电磁环境内，复杂的电磁环境导致电磁兼容问题面临巨大的挑战。多合一电驱系统内逆变器开关过程中快速变化的电压和电流作为主要骚扰源，其骚扰强度大，覆盖范围广，作用于高压直流电源线缆、放电电阻、薄膜电容、三相交流母排以及三相电机等模块的分布参数及与地之间的寄生参数中，将产生复杂的多路径电磁干扰。多合一电驱系统相对于分立式电驱系统，除了器件集成度高，系统间耦合复杂外，还利用三相交流母排替代了三相交流长线缆，且布置位置由原来裸露在空气中变为内置于电机壳体内部，也使AEDS区别于分立式电驱系统。AEDS的变化对于传导干扰研究的影响主要有两点：（1）三相交流母排参数精确提取的重要性；（2）无须单独再对交流端进行电磁干扰（即EMI）仿真分析。目前，对于分立式电驱系统的研究已经较为成熟；但是对于最新的多合一电驱系统的电磁干扰传导发射仿真建模研究还较少。因此，在产品的设计阶段如何借助仿真手段预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险（对应于判断多合一电驱系统是否满足高压传导发射电磁兼容性能要求），是急需要解决的问题，其对设计低电磁发射的多合一电驱系统至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，以在产品测试前期准确的预测电磁干扰风险，为系统的前期优化设计及后期整改提供指导思路。本专利技术所述的预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，包括：建立LISN等效电路模型，建立高压直流电源线缆模型，建立π型滤波电路模型，建立放电电阻等效电路模型，建立薄膜电容等效电路模型，建立IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型，建立三相交流母排模型，建立三相电机阻抗等效电路模型；在电路仿真软件中将LISN（即线性阻抗稳定网络）等效电路模型、高压直流电源线缆模型、π型滤波电路模型、放电电阻等效电路模型、薄膜电容等效电路模型、IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型、三相交流母排模型和三相电机阻抗等效电路模型按照多合一电驱系统的实际布置情况连接，组成多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险预测模型；根据多合一电驱系统工作最大频率及开通、关断波形中的上升、下降时间设置仿真步长、仿真时间；测量所述预测模型中LISN正极、负极在预设阻值负载时的端电压时域数据，并转换成工作频域波形，得到工作频率范围内的正极计算电压曲线、负极计算电压曲线；导入标准的正极、负极限值曲线分别与所述正极、负极计算电压曲线进行比较，如果所述正极计算电压曲线上的所有电压值均低于正极限值曲线上对应的标准限值，且所述负极计算电压曲线上的所有电压值均低于负极限值曲线上对应的标准限值，则表示多合一电驱系统满足高压传导发射电磁兼容性能要求，无电磁干扰超标风险，否则表示多合一电驱系统不满足高压传导发射电磁兼容性能要求，有电磁干扰超标风险。优选的，所述建立高压直流电源线缆模型的方法为：根据高压直流电源线缆数据手册里面的线缆尺寸及材料特性参数，在有限元仿真软件中建立高压直流电源线缆三维结构模型；根据求解频率范围与模型的电尺寸之间的关系设置高压直流电源线缆三维结构模型的边界条件；设置参数提取的频率范围和收敛误差；进行高压直流电源线缆三维结构模型的仿真计算，得到高压直流电源线缆在工作频率范围内的S参数模型，将该S参数模型导入电路仿真软件中，得到所述高压直流电源线缆模型。在实际应用中需要在高压直流电源线缆端口处添加π型滤波电路，对厂家提供的磁环、Y电容进行测试，考虑到Y电容在高频下将以寄生电感作为主要特性参数存在，该特性严重制约滤波电容的实际高频滤波效果，是影响电磁发射噪声强度的重要寄生参数，因此需要对π型滤波电路进行建模分析。优选的，所述建立π型滤波电路模型的方法为：利用高精度宽频阻抗分析仪测量π型滤波电路中的磁环在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到磁环的阻抗幅值曲线及相位曲线；根据磁环的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立磁环阻抗模型；其中，磁环阻抗模型由多个磁环阻抗单元串联构成，每个磁环阻抗单元都由电阻、电感、电容并联构成；利用高精度宽频阻抗分析仪测量π型滤波电路中的Y电容在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到Y电容的阻抗幅值曲线及相位曲线；根据Y电容的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立Y电容阻抗模型；其中，Y电容阻抗模型由电阻、电感、电容串联构成；将磁环阻抗模型与Y电容阻抗模型按照π型滤波电路的实际布置情况相连，形成所述π型滤波电路模型。优选的，所述建立放电电阻等效电路模型的方法为：利用高精度宽频阻抗分析仪测量放电电阻在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到放电电阻的阻抗幅值曲线及相位曲线；根据放电电阻的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立放电电阻等效电路模型（该模型考虑了寄生参数）；其中，放电电阻等效电路模型由电阻与电容并联构成。薄膜电容在多合一电驱系统中主要用于稳压及差模滤波作用，目前大多数分立式电驱系统传导发射建模研究都没有考虑薄膜电容及其寄生参数的影响；然而，在高频情况下薄膜电容的寄生参数不但影响噪声的幅度及其本身的性能，还为传导干扰噪声的流通路径增加了不确定性，薄膜电容的寄生参数的大小对于设计低电磁发射的多合一电驱系统十分重要。优选的，所述建立薄膜电容等效电路模型的方法为：利用高精度宽频阻抗分析仪测量薄膜电容在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到薄膜电容的阻抗幅值曲线及相位曲线；根据薄膜电容的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立薄膜电容等效电路模型；其中，薄膜电容等效电路模型由电阻、电感、电容串联构成。IGBT作为系统的主要干扰源，建立其等效电路模型尤其重要。建立IGBT模型的方式有实测法和仿真法：实测法需要获取干扰电压，再通过仿真软件转换成可调用的干扰源模块，优点是模型精度较高，但缺点是操作转换过程复杂且所需资源较难获取；仿真法建立干扰源模型的方式是通过厂家提供的产品手册，利用仿真软件搭建可以反映IGBT静态、动态特性的行为模型，该方法的优点是建模较简单，缺点是产品手册中数据不完整，某些关键数据是在特定工况下测试所得，与产品实际工作下的参数有差异。另外，影响IGBT开关特性的拖尾电流、二极管反向恢复电流特性曲线等在产品手册中也没有涉及；因此，建立IGBT的等效电路模型时较好的方式是将测试与仿真相结合，建立可以准确反映产品实际工作特性的等效电路模型。优选的，所述建立IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型的方法为：通过双脉冲测试（双脉冲测试，即DoublePulseTest是变换器模块性能调试必不可少的环节，实验平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，其特征在于，包括：/n建立LISN等效电路模型，建立高压直流电源线缆模型，建立π型滤波电路模型，建立放电电阻等效电路模型，建立薄膜电容等效电路模型，建立IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型，建立三相交流母排模型，建立三相电机阻抗等效电路模型；/n在电路仿真软件中将LISN等效电路模型、高压直流电源线缆模型、π型滤波电路模型、放电电阻等效电路模型、薄膜电容等效电路模型、IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型、三相交流母排模型和三相电机阻抗等效电路模型按照多合一电驱系统的实际布置情况连接，组成多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险预测模型；/n根据多合一电驱系统工作最大频率及开通、关断波形中的上升、下降时间设置仿真步长、仿真时间；/n测量所述预测模型中LISN正极、负极在预设阻值负载时的端电压时域数据，并转换成工作频域波形，得到工作频率范围内的正极计算电压曲线、负极计算电压曲线；/n导入标准的正极、负极限值曲线分别与所述正极、负极计算电压曲线进行比较，如果所述正极计算电压曲线上的所有电压值均低于正极限值曲线上对应的标准限值，且所述负极计算电压曲线上的所有电压值均低于负极限值曲线上对应的标准限值，则表示多合一电驱系统满足高压传导发射电磁兼容性能要求，无电磁干扰超标风险，否则表示多合一电驱系统不满足高压传导发射电磁兼容性能要求，有电磁干扰超标风险。/n...

【技术特征摘要】
1.一种预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，其特征在于，包括：
建立LISN等效电路模型，建立高压直流电源线缆模型，建立π型滤波电路模型，建立放电电阻等效电路模型，建立薄膜电容等效电路模型，建立IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型，建立三相交流母排模型，建立三相电机阻抗等效电路模型；
在电路仿真软件中将LISN等效电路模型、高压直流电源线缆模型、π型滤波电路模型、放电电阻等效电路模型、薄膜电容等效电路模型、IGBT及IGBT连接母排的等效电路模型、三相交流母排模型和三相电机阻抗等效电路模型按照多合一电驱系统的实际布置情况连接，组成多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险预测模型；
根据多合一电驱系统工作最大频率及开通、关断波形中的上升、下降时间设置仿真步长、仿真时间；
测量所述预测模型中LISN正极、负极在预设阻值负载时的端电压时域数据，并转换成工作频域波形，得到工作频率范围内的正极计算电压曲线、负极计算电压曲线；
导入标准的正极、负极限值曲线分别与所述正极、负极计算电压曲线进行比较，如果所述正极计算电压曲线上的所有电压值均低于正极限值曲线上对应的标准限值，且所述负极计算电压曲线上的所有电压值均低于负极限值曲线上对应的标准限值，则表示多合一电驱系统满足高压传导发射电磁兼容性能要求，无电磁干扰超标风险，否则表示多合一电驱系统不满足高压传导发射电磁兼容性能要求，有电磁干扰超标风险。


2.根据权利要求1所述的预测多合一电驱系统高压传导发射电磁的方法，其特征在于：所述建立高压直流电源线缆模型的方法为：
根据高压直流电源线缆数据手册里面的线缆尺寸及材料特性参数，在有限元仿真软件中建立高压直流电源线缆三维结构模型；
根据求解频率范围与模型的电尺寸之间的关系设置高压直流电源线缆三维结构模型的边界条件；
设置参数提取的频率范围和收敛误差；
进行高压直流电源线缆三维结构模型的仿真计算，得到高压直流电源线缆在工作频率范围内的S参数模型，将该S参数模型导入电路仿真软件中，得到所述高压直流电源线缆模型。


3.根据权利要求1所述的预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，其特征在于：所述建立π型滤波电路模型的方法为：
利用高精度宽频阻抗分析仪测量π型滤波电路中的磁环在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到磁环的阻抗幅值曲线及相位曲线；
根据磁环的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立磁环阻抗模型；其中，磁环阻抗模型由多个磁环阻抗单元串联构成，每个磁环阻抗单元都由电阻、电感、电容并联构成；
利用高精度宽频阻抗分析仪测量π型滤波电路中的Y电容在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到Y电容的阻抗幅值曲线及相位曲线；
根据Y电容的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立Y电容阻抗模型；其中，Y电容阻抗模型由电阻、电感、电容串联构成；
将磁环阻抗模型与Y电容阻抗模型按照π型滤波电路的实际布置情况相连，形成所述π型滤波电路模型。


4.根据权利要求1所述的预测多合一电驱系统高压传导发射电磁干扰风险的方法，其特征在于：
所述建立放电电阻等效电路模型的方法为：
利用高精度宽频阻抗分析仪测量放电电阻在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到放电电阻的阻抗幅值曲线及相位曲线；
根据放电电阻的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立放电电阻等效电路模型；其中，放电电阻等效电路模型由电阻与电容并联构成；
所述建立薄膜电容等效电路模型的方法为：
利用高精度宽频阻抗分析仪测量薄膜电容在工作频率范围内的阻抗幅值及相位，得到薄膜电容的阻抗幅值曲线及相位曲线；
根据薄膜电容的阻抗幅值曲线及相位曲线，采用向量拟合法建立薄膜电容等效电路模型；其中，薄膜电容等效电路模型由电阻、电感、电容串联构成。


5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭若兮，叶尚斌，喻成，邓承浩，周安健，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50