國內(nèi)外電動(dòng)汽車的研制取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，與燃油汽車相比，電動(dòng)汽車具有低噪聲，零排放，綜合利用能源等突出的優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今汽車工業(yè)解決能源，環(huán)保等問題的重要途徑。電機(jī)及其控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，而車用逆變器則是其核心。由于電動(dòng)汽車運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，逆變器處在大量的干擾之中。因此，為使逆變器穩(wěn)定工作，其電磁兼容性設(shè)計(jì)就顯得十分重要。本文先對(duì)車用逆變器所處的電磁環(huán)境進(jìn)行分析，然后從控制電路和主電路兩個(gè)方面介紹了如何對(duì)車用逆變器進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)。重點(diǎn)對(duì)吸收電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。對(duì)車用逆變器進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)之前，必須分析預(yù)期的電磁環(huán)境，并從電磁騷擾源，耦合途徑和敏感設(shè)備入手，找出其所處系統(tǒng)中存在的電磁騷擾。然后有針對(duì)性地采取措施，就可以消除或抑制電磁干擾。逆變器所處電磁環(huán)境中存在的電磁騷擾源主要有：1)高頻開關(guān)器件快速通斷形成大脈沖電流而引起的電磁干擾;2)供電電源的負(fù)載突變;3)系統(tǒng)內(nèi)部及其周圍的強(qiáng)電元件造成的強(qiáng)電干擾;4)電機(jī)電樞傳輸線與其它傳輸線間的電容性耦合和電感性耦合引起的干擾;5)由連續(xù)波干擾源等造成的空間輻射干擾。逆變器中各個(gè)電子部件、元器件都可能成為被 干擾的敏感受擾設(shè)備。當(dāng)干擾信號(hào)電平低于系統(tǒng)門坎電平時(shí)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成危害。但若高于低限門坎電平時(shí)，就可能導(dǎo)致電子器件的誤觸發(fā)，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。干擾信號(hào)可以通過多種途徑從騷擾源耦合到敏感受擾設(shè)備上，主要有4種方式：1)傳導(dǎo)耦合;2)公共阻抗耦合; 3)感應(yīng)耦合;4)輻射耦合。在電機(jī)控制系統(tǒng)中，功率模塊在開關(guān)過程中出現(xiàn)高壓切換難以避免，同時(shí)電機(jī)定子電壓呈脈沖狀態(tài)，du/dt的值很高，電機(jī)定子電流du/dt在開關(guān)切換時(shí)也很大，因此，通過感應(yīng)耦合和輻射耦合傳輸?shù)母蓴_最為嚴(yán)重。2.車用逆變器控制電路的電磁兼容性設(shè)計(jì)車用逆變器的控制電路由控制板和驅(qū)動(dòng)板組成?？刂瓢宓闹饕饔檬墙邮苌衔粰C(jī)的給定指令，經(jīng)高速數(shù)字運(yùn)算產(chǎn)生功率模塊的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并對(duì)來自驅(qū)動(dòng)板的反饋信號(hào)進(jìn)行處理。驅(qū)動(dòng)板的主要作用是接受來自控制板的功率模塊驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)電路控制功率模塊導(dǎo)通或關(guān)斷，同時(shí)將輸入電壓，輸入電流，輸出三相電流和溫度等反饋信號(hào)經(jīng)放大及濾波等環(huán)節(jié)后送給控制板進(jìn)行處理。2.1 控制電源的抗干擾設(shè)計(jì)控制電源的穩(wěn)定性對(duì)控制電路的穩(wěn)定工作至關(guān)重要。逆變器的控制電路共有3種電源：+12V給模擬信號(hào)供電;+5V給數(shù)字信號(hào)供電;+15V給運(yùn)算放大器供電?？刂齐娫吹碾姶偶嫒菪栽O(shè)計(jì)主要采取了以下幾種措施：1)盡可能地縮短輸入輸出連線，并相互絞合，以減小“天線”效應(yīng);2)盡可能地縮短電源輸出端與負(fù)載間的距離，并增大連接導(dǎo)線的截面積，以減小連接電阻對(duì)負(fù)載調(diào)整率的影響;3)在控制電源進(jìn)線接電源濾波器，此濾波器采用了雙L型濾波，可有效減小由電源進(jìn)線引入的傳導(dǎo)干擾;4)在模塊電源輸入端安裝維持電容，其作用是防止在模塊出現(xiàn)輸入短路故障或其它導(dǎo)致輸入母線電壓瞬間跌落的意外時(shí)，維持電容可在一定時(shí)間內(nèi)給模塊提供維持電壓，另外，還可吸收模塊輸入端的電壓尖峰;5)由于電源及其輸出配電線都會(huì)有一定的輸出電阻和輸出電感存在，因此，在高速的模擬電路和數(shù)字電路的負(fù)載上并聯(lián)去耦電容;同時(shí)在負(fù)載上還并聯(lián)旁路電容，以獲得對(duì)中頻和高頻干擾信號(hào)的旁路作用，從而防止多個(gè)負(fù)載之間的相互干擾。1電磁兼容(EMC)的內(nèi)涵

1.1電磁兼容的含義及由來

顧名思義，電磁兼容就是指不同設(shè)備發(fā)射的電磁波可以相互兼容，互不影響。當(dāng)今社會(huì)隨著手機(jī)，無線路由器的廣泛應(yīng)用，各種無線通信技術(shù)滲透到人們的日常生活中，如GSM，CDMA，WCDMA，LTE，wifi，藍(lán)牙，GPS導(dǎo)航等等，還有即將到來的5G時(shí)代，可以想象，人們的生活將日益與無線通信技術(shù)緊密聯(lián)系在一起。但是你是否知道，所有的無線通信背后都不離不開一樣?xùn)|西，那就是電磁波。

1888年，德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)的方式證明了電磁波的客觀存在。為了紀(jì)念他，人們就用赫茲作為波動(dòng)頻率的單位。電磁波的發(fā)現(xiàn)，給人們生活帶來了包括無線通信在內(nèi)的多種便利，如紅外探測(cè)，微波加熱，紫外殺菌，x光透視等等。但是電磁波也會(huì)帶來危害。比如，天氣干燥人靠近或接觸電器時(shí)，可以產(chǎn)生放電現(xiàn)象，瞬間電壓可達(dá)幾千甚至上萬伏，可能會(huì)使電器失靈;充電時(shí)，電源網(wǎng)絡(luò)的電壓波動(dòng)，短時(shí)壓降，會(huì)產(chǎn)生低頻傳導(dǎo)干擾，也會(huì)損壞設(shè)備。另外，在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，電磁武器產(chǎn)生的大功率干擾可是對(duì)方的電子及通信設(shè)備無法工作。所以，電磁兼容的概念隨著電磁波的發(fā)現(xiàn)也逐漸發(fā)展并被重視起來。

1.2電磁兼容的分類

準(zhǔn)確來講，電磁兼容有兩方面的含義。一方面，一個(gè)設(shè)備在正常工作時(shí)，它產(chǎn)生的電磁場(chǎng)必須低于一定的限值，不會(huì)干擾到其他設(shè)備的正常工作，這個(gè)概念稱為電磁騷擾(EMI);另一方面，一個(gè)設(shè)備必須具備一定的抗干擾能力，口保證在其他設(shè)備正常工作產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中不被干擾，這個(gè)概念稱為電磁抗擾(EMS)。

電磁兼容按照電磁波傳輸方式的不同也可以分為傳導(dǎo)和輻射。傳導(dǎo)是指在電磁波以有線的方式在線纜中傳輸，輻射則是至電磁波在空間以無線的方式進(jìn)行傳輸。

根據(jù)上述分類方法，電磁兼容問題可分為傳導(dǎo)騷擾，輻射騷擾，傳導(dǎo)抗擾度，輻射抗擾度，另外電磁兼容還包括靜電放電，電壓波動(dòng)，諧波閃爍，電快速脈沖群，浪涌，電壓暫降以及磁場(chǎng)干擾方面的研究。

2.電磁兼容測(cè)試

為了驗(yàn)證設(shè)備是否具備合格的電磁兼容性，并且可重復(fù)、可比較，各主要國家或地區(qū)都設(shè)立專門機(jī)構(gòu)，制定電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范測(cè)試方法、測(cè)試環(huán)境以及測(cè)試設(shè)備。目前，世界范圍內(nèi)接受程度最廣是國際電工委員會(huì)IEC制定的CISPR系列標(biāo)準(zhǔn)。下面，就來介紹一下標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的幾個(gè)最常用的EMC實(shí)驗(yàn)用例。

2.1 傳導(dǎo)騷擾

傳導(dǎo)騷擾指的是電流或數(shù)據(jù)在線纜中傳輸時(shí)，通過線纜，電源端口，控制端口對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的干擾。它的測(cè)試原理比較簡(jiǎn)單，以電源端口為例。為了測(cè)到被測(cè)設(shè)備(EUT)在電源端口產(chǎn)生的騷擾，首先需要將人工電源網(wǎng)絡(luò)(AMN)連接到電源上，它可以濾除電源的雜波，并且給EUT提供穩(wěn)定的匹配阻抗。然后，將EUT的電源與之相連，同時(shí)測(cè)量騷擾的接收機(jī)也連在AMN上。為避免 EUT在上電期間產(chǎn)生大幅度的瞬態(tài)信號(hào)，從而對(duì)接收機(jī)造成損壞，還需要在AMN和接收機(jī)之間加上限幅器。對(duì)于非落地設(shè)備，像手機(jī)，電視機(jī)等EUT，測(cè)試時(shí)需要放置在80cm高，至少lmx1.5m的非導(dǎo)電的桌子上(一般為純木質(zhì));對(duì)于落地設(shè)備，需要放置在地面進(jìn)行測(cè)試,但是在地面和EUT之間需要放置最高15cm的絕緣層。具體配置如圖1所示。

2.2 傳導(dǎo)抗擾度

射頻發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的申磁場(chǎng)，可以通過EUT的某個(gè)或某些線纜，如申源線，信號(hào)線，控制線等，耦合到設(shè)備內(nèi)部從而產(chǎn)生干擾。傳導(dǎo)抗擾度就是檢驗(yàn) EUT抵抗這種干擾的能力。測(cè)試原理如圖2所示:

首先由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生1kHz，80%AM調(diào)制的正弦波干擾信號(hào)，經(jīng)放大，兀配，濾波，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的騷擾電壓等級(jí)，通過注入設(shè)備加到 EUT 上。注入設(shè)備首選耦合/去耦合網(wǎng)絡(luò)，一般做在一個(gè)盒子里，稱為CDN。原因是CDN可以提供最好的測(cè)試可重復(fù)性，且保護(hù)輔助設(shè)備。目前有各種類型的CDN可適用于電源線，信號(hào)線等。但仍然有些情況下，CDN是不可用的，就必須用其他的注入方式，如電流鉗。測(cè)試在150k~80MHz的頻率范圍內(nèi)以1%的步進(jìn)方式執(zhí)行，在每個(gè)頻點(diǎn)上，對(duì) EUT的功能進(jìn)行監(jiān)控。

2.3輻射騷擾

輻射騷擾的測(cè)量要比傳導(dǎo)騷擾復(fù)雜得多。首先是場(chǎng)地要求。輻射騷擾通常需要在開闊場(chǎng)(OATS)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。理想的開闊場(chǎng)一片沒有任何電磁波阻礙的場(chǎng)地。如，沒有建筑物，申纜，樹木等，地下也不能有管道，線纜等物。

這樣的場(chǎng)地顯然是不容易找到，尤其是在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)。所以，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了其他可替代的場(chǎng)地:半電波暗室和全電波暗室。半電波暗室是指除地面以外四周和頂部都安裝了吸波材料，因此除地面外其他地方幾乎沒有電磁波的反射。全電波暗室則是在半電波的基礎(chǔ)上，在地面也加裝了吸波材料，實(shí)際上是模擬了

只有直射波的自由空間。通常，1G以下的輻射騷擾測(cè)試在半電波暗室進(jìn)行，1G以上則使用全電波暗室。

測(cè)試前，EUT及其附件按照正常工作的狀態(tài)放置在80cm高的桌子上(1G以上為1.5m高)，至少lmx1.5m，且材質(zhì)是非傳導(dǎo)性的。EUT 及其附件的邊緣距天線的參考點(diǎn)為10m(1GHz以下)和3m(1GHz以。測(cè)試時(shí)，桌子連后放置的EUT及其附件進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，并且在1~4m的范圍內(nèi)移動(dòng)天線，以找到最大值。

2.4 輻射抗擾度

輻射抗擾度指的是將于擾信號(hào)通過天線輻射出去，在 EUT周圍的空間形成一定水平的場(chǎng)強(qiáng)，如3V/m，然后驗(yàn)證EUT是否會(huì)被干擾。原理與傳導(dǎo)抗擾度類似，干擾源信號(hào)也是1KHz，80%AM 調(diào)制的正弦波，不同的是需要在全電波暗室中進(jìn)行，驗(yàn)證頻率80MHz~6GHz，步進(jìn)為1%。在第一次執(zhí)行輻射抗擾度測(cè)試之前，需要進(jìn)行場(chǎng)均運(yùn)性驗(yàn)證(UniformFieldArea)。UFA是一個(gè)假想的

1.5mx1.5m的平面，在這個(gè)平面上均勻劃分了 16個(gè)點(diǎn)。如圖3所示。驗(yàn)證時(shí)，在每個(gè)點(diǎn)上，使用與測(cè)試相同的頻率范圍和步進(jìn)，并不斷調(diào)整功率，使得場(chǎng)強(qiáng)水平保持不變。完成后，在每一個(gè)頻點(diǎn)上得到16個(gè)功率值。這16個(gè)值按高低排序，至少前12個(gè)點(diǎn)中的最大值與最小值之差在6dB以內(nèi)，并記錄該功率最大值為Pc。如果滿足該條件，就說明EUT可以放置于該UFA中進(jìn)行抗擾度測(cè)試。

測(cè)試時(shí)，在每一個(gè)頻點(diǎn)上使用UFA驗(yàn)證時(shí)記錄下來的Pc值，來控制信號(hào)發(fā)生器和功率放大器的輸入。保證EUT暴露在所需的場(chǎng)強(qiáng)中。然后觀察EUT是否工作正常。

2.5其他EMC測(cè)試

其他的EMC測(cè)試用例，如ESD是用來模擬人體放電對(duì)EUT的影響;電壓閃爍和諧波是驗(yàn)證 EUT連接共用電網(wǎng)時(shí)對(duì)其他設(shè)備的影響:電快速脈沖群，浪涌和電壓暫降則是模擬公共電網(wǎng)中各種常見干擾，來驗(yàn)證EUT對(duì)抗此類干擾的能力。由于篇幅有限，具體測(cè)試過程就不一一介紹了。