混合动力汽车DC/DC变换器的电磁辐射研究

【摘要】：随着石油枯竭，油价上涨，环境恶化，新能源汽车逐步走上历史舞台，成为全球性的研究产业。混合动力汽车耗油低，满足污染物排放标准，被世界领域认为是未来一段时期的主流车型,DC/DC变换器是混合动力汽车的重要部件，是混合动力系统中产生电磁干扰的一个主要源，在使用过程中会产生强电磁干扰导致整车运行的不稳定，或可能导致车载或着车外电气设备工作的不正常。因此，对于DC/DC变换器的电磁兼容性能的研究具有很大的实用意义，应当给予其充分的重视。 现在很多人士都是在设计成型的后期，单纯的从测试角度解决DC/DC变换器电磁辐射问题，不但整改措施复杂，成本增高，效果也不令人满意。本文的出发点是在汽车设计阶段仿真分析和电磁兼容性预测，及时发现，并有效地抑制辐射干扰实施保护措施，尽最大可能解决电磁干扰问题。 本文具体方法概括来说以DC/DC变换器辐射源的电磁辐射仿真、抑制和实验验证为主线，分别对DC/DC变换器主要电磁辐射源包括高频回路辐射源、高电压变化率导体辐射源、控制电路信号线干扰源进行电磁辐射仿真预测分析并提出相应的改进措施。在此基础上，严格按照国家标准GB18655-2010第二部分对DC/DC变换器和安装DC/DC变换器的整车进行电磁场辐射强度测试。验证了通过对主要辐射干扰源进行建模，电磁辐射仿真并进而提出方法抑制干扰的可行性以及优势。在这篇文章中完成的研究工作如下： 分析DC/DC变换器主要辐射器件电磁辐射机理，从电磁兼容性角度分析，找到DC/DC变换器的电磁辐射场源。根据电磁仿真预测理论，对DC/DC变换器电磁辐射的来源建立了数学模型，推导出电磁辐射的来源的计算公式，根据实际的电路架构和工作情况，建立边界条件，然后通过使用HFSS和EMC Studio仿真软件，得到发射的模拟图像，通过模拟图像，分析出造成电磁辐射发射大的缘由。 结合辐射源的电磁模拟图像，有目的性的提出抑制与改进措施。采取屏蔽的手段解决辐射问题。推导出理想金属屏蔽效能的计算公式。但是，由于实际屏蔽的金属体需要开一些孔缝，这就导致相应的屏蔽体效能的降低，孔缝的电磁泄漏现象。衍射定理推导出由模拟电磁波源通过缝隙的计算公式，此外，又做了一些规则图形电衍射场屏蔽效能的分析和比较，得出宽度和长度比值越小的矩形缝隙屏蔽效能越好，并且等面积下多孔的屏蔽效能高于单孔，同时，并通过电路方法结合仿真结果针对性的来实现其他抑制措施。 严格按照国家标准GB18655-2010第二部分对DC/DC变换器和安装DC/DC变换器的整车进行电磁场辐射强度测试。将改进前后的两种不同状态进行电磁辐射扫描。 实验结果表明，DC/DC变换器的电磁辐射在采取屏蔽和电路抑制措施后，电磁干扰下降了很多，符合国家的骚扰特性的限值标准。由此可以得出结论，对DC/DC变换器的电磁辐射采取建模仿真预测的方式和相应采取的电磁辐射抑制措施这一解决方法的正确性和有效性。 【关键词】：混合动力汽车 DC/DC变换器 电磁辐射 仿真 电磁兼容
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 选题背景10-12
• 1.1.1 混合动力汽车现状10-11
• 1.1.2 混合动力汽车的车载电源系统11
• 1.1.3 混合动力汽车电力电子装置的电磁干扰11-12
• 1.2 汽车电磁兼容的概述12-15
• 1.2.1 电磁兼容定义12-13
• 1.2.2 汽车电磁兼容体系13-14
• 1.2.3 汽车电磁兼容仿真14
• 1.2.4 电磁兼容仿真软件14-15
• 1.3 电磁兼容预测国内外发展现状15-16
• 1.3.1 国外发展现状15-16
• 1.3.2 国内发展现状16
• 1.4 汽车电磁兼容标准16-17
• 1.5 主要研究内容和结构17-19
• 第2章 DC/DC 变换器电磁辐射原因分析与电磁学理论19-33
• 2.1 DC/DC 变换器组成19-20
• 2.2 DC/DC 变换器电磁辐射干扰形成原因20-26
• 2.2.1 开关管电磁辐射产生原因20-24
• 2.2.2 二极管电磁辐射产生原因24-25
• 2.2.3 连续波干扰源等造成的空间辐射25-26
• 2.2.4 控制电路的辐射26
• 2.2.5 其他原因引起的干扰26
• 2.3 静电放电影响26-27
• 2.4 电磁学理论27-32
• 2.4.1 电磁场理论基础27-29
• 2.4.2 电磁学数值计算方法29-30
• 2.4.3 边界条件30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 DC/DC 变换器电磁辐射仿真分析33-45
• 3.1 偶极子天线辐射原理33-36
• 3.1.1 电偶极子33-35
• 3.1.2 磁偶极子35-36
• 3.2 DC/DC 变换器辐射源及其仿真分析36-44
• 3.2.1 高频回路的辐射仿真分析37-41
• 3.2.2 高dudt导体的辐射仿真分析41-42
• 3.2.3 控制电路的辐射仿真分析42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第4章 DC/DC 变换器电磁辐射抑制措施45-58
• 4.1 腔体屏蔽效能45-48
• 4.1.1 屏蔽效能45-46
• 4.1.2 吸收损耗46
• 4.1.3 反射损耗46-47
• 4.1.4 薄屏蔽导体的多重反射47
• 4.1.5 金属体总的屏蔽效能47-48
• 4.2 孔缝的电磁泄漏48-49
• 4.2.1 衍射理论48-49
• 4.2.2 电磁对偶原理49
• 4.3 带孔缝电磁屏蔽效能的分析49-52
• 4.3.1 孔缝屏蔽模型49-50
• 4.3.2 四种规则孔缝屏蔽效能比较50-51
• 4.3.3 宽度与长度比值不同的矩形孔缝屏蔽效能51-52
• 4.4 针对抑制 DC/DC 变换器干扰的相应措施52-56
• 4.4.1 主电路和控制电路的屏蔽设计52-54
• 4.4.2 接地设计54-55
• 4.4.3 DC/DC 变换器其它相应电路抑制措施55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第5章 实验设计及测试58-65
• 5.1 实验设计58-61
• 5.1.1 实验概述58
• 5.1.2 实验环境及设备58-60
• 5.1.3 实验流程的设计60-61
• 5.2 DC/DC 变换器辐射干扰实验测试61-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第6章 总结和展望65-68
• 6.1 论文总结65-66
• 6.2 论文创新点66
• 6.3 展望66-68
• 参考文献68-73
• 致谢73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

汽车电磁兼容试验室及测试技术    林艳萍

我国汽车电磁兼容技术发展状况    徐立

电动汽车动力电力电子装置的电磁兼容性研究现状    朱学军;张逸成;

大功率AC/DC变换模块的电磁干扰建模    于大泳;兰海;

电磁屏蔽技术及材料应用研究新动向    王晓辉;唐露新;李运智;唐劲天;

反激式变换器电磁辐射的FDTD仿真与分析    赵全斌;付琦;和军平;

电力电子装置电磁兼容研究最新进展    钱照明;陈恒林;

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述    张立伟;胡广艳;游小杰;郑琼林;

变频器的电磁兼容与电磁干扰抑制    孙力;肖芳;

基于Matlab/Simulink的电磁干扰抑制的仿真研究    王宏伟;董维杰;

轿车发动机点火系统电磁辐射研究    樊宽刚

功率变换器电磁干扰的建模    袁义生

汽车电磁兼容性预估计的研究    马喜来

汽车电磁兼容仿真预测技术的研究    吴定超

时域有限差分法及其在电磁兼容中的应用    黄学刚

车载电子设备的电磁兼容研究    刘骞

燃料电池电动汽车车载大功率DC/DC研究    邹文

汽车点火系统的电磁兼容性研究    刘春艳

燃料电池轿车用DC/DC变换器的EMC研究    苏丹

车用DC/DC变换器主电路及其电磁兼容性研究    乔海波

基于MATLAB的聚合物改性水泥砂浆的线性回归研究    郭相坤;王晓玲;顾欢;郭亦欣;邹立壮;

模糊神经网络在火灾探测系统中的应用    邓亚超;陈彪;

MLC-FDTD在波导带通滤波器设计中的应用    赵佳;吴先良;程媛;

基于MATLAB渠道渐变体土方量计算的改进算法研究    王玉强;王英华;黄文彬;何晓锋;

用时域有限差分法模拟千兆赫兹横电磁波室的馈电接头    蔡二平 ,蒋全兴

道路车辆的电磁抗扰性试验技术    丁一夫 ,周克生 ,徐立

汽车电磁兼容研究现状    梁振光;

基于印刷电路板的辐射抑制分析    张丹;刘元安;

车外源辐射抗扰性试验中功率放大器的选择    丁一夫;王昌文;高明秋;周克生;

电动汽车动力电力电子装置的电磁兼容性研究现状    朱学军;张逸成;

人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用    吴琼;

风洞柔壁喷管中柔板的数值计算    李利;智浩;李同进;于海蓉;龚奎成;

自动观测系统的采样间隔时间研究    李盛林;胡天玉;梅华;

一种新型宽带HF单极子天线    王春;

添加各向异性参数修正ADI-FDTD算法中的数值色散    郑宏兴;郁道银;

电磁脉冲对孔缝的耦合效应及防护方法的研究    常海峰;徐筱麟;鲍峻松;

基于DSP的无刷直流电机控制系统的电磁兼容设计    杨国良;

基于矩量法的金属圆柱散射体散射特性研究    邓斌;李建新;胡明春;

缺陷一维光子晶体传输特性的研究    高艳;王海锋;

MATLAB在计算机图形学中曲面构造的应用    江玉珍;朱映辉;

基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究    刘少刚

雷电冲击电压下两相体放电特性研究    邓鹤鸣

人工电磁材料的光学特性及应用研究    易煦农

基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究    李学识

亚微米分子筛催化乙醇脱水制乙烯：失活、再生及动力学    王飞

三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究    廖臣

线性方程组迭代法与预条件技术及在电磁散射计算中的应用    荆燕飞

预条件算法及在电磁场数值模拟中的应用    任志刚

计算电磁学中的径向基无网格法    赖生建

频域有限差分方法的改进研究    郑罡

基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究    刘兴鹏

基于时域有限差分法的微带结构电磁兼容研究    王化宇

智能天线的DOA估计技术研究    王健

光子晶体光纤特性分析及其在光滤波器中的应用    朱颖

高速动车组车厢屏蔽效能研究    卢怡

机车PWM牵引逆变器的电磁干扰研究    于晓丹

基于ANSYS的普洱茶微波干燥过程温度场的数值分析    蔡云秀

介质目标电磁散射特性的矩量法分析    夏灿

基于三相PWM整流器的蓄电池充放电装置研究    荣智林

城市地铁电磁兼容研究    方俊

EMI衬垫的转移阻抗与屏蔽质量    蒋全兴

汽车无线电干扰特性研究 (下 )    林艳萍

利用屏蔽室壁面的标准测试窗口测量孔缝泄漏及材料的屏蔽效能    刘川 ,蒋全兴

汽车电磁兼容标准    林艳萍

汽车电磁兼容测试方法    林艳萍

基于数据模型的系统电磁兼容性预测分析技术    黄松高,宋文武,易学勤

汽车电磁兼容试验室及测试技术    林艳萍

我国汽车电磁兼容技术发展状况    徐立

印制线路板上共模电流的辐射干扰预测    李晓辉 ,路宏敏 ,周力

电磁兼容设计中通信车辆天线布局设计    袁军,邱扬,田锦

电动汽车中的EMC问题研究    李卫华;张逸成;姚勇涛;任恒良;张洁萍;肖明;

基于Ansoft HFSS的汽车高压阻尼线辐射抑制研究    陆俊杰;汪泉弟;

电磁散射混合方法及相关问题研究    聂小春

软开关双向DC-DC变换器的研究    陈刚

功率变换器电磁干扰的建模    袁义生

双向DC-DC变换器的研究    张方华

汽车电磁兼容性预估计的研究    马喜来

汽车点火系统电磁干扰的仿真与实验研究    李旭

汽车电磁兼容仿真预测技术的研究    吴定超

滑模变结构控制在电力电子开关变换器中的应用    胡庆

燃料电池电动轿车整车控制及能量流管理系统的研究与实现    谢长君

车载电子设备的电磁兼容研究    刘骞

电动汽车电气特性研究    孔丽

基于DSP的电动汽车用交流电机直接转矩控制器的研制    王先进

低频磁屏蔽材料的制备与研究    袁岩兴

ZVT-boost软开关PFC变换器的仿真研究    徐强

DC/DC变换器变结构控制及其在直流电机调速中的应用    林定笑

汽车点火系统的电磁兼容性研究    刘春艳

汽车布线对汽车电磁兼容的影响研究    邹志星

混合微电路SXT2005型开关电源的设计    王兴君,但春梅,胡元,郭建军

带有前级DC/DC变换器与逆变器相互作用分析    朱成花,石健将,严仰光

倍流整流式不对称半桥DC/DC变换器软开关分析    王志强,陈保艳

ZF400系列DC/DC变换器模块的应用    胡鉴

一种具有均流功能的DC/DC变换器设计    王英武,孙泰仁,王俊峰,宗小斌

电动汽车用DC/DC变换器的电磁干扰分析和电磁兼容设计    魏天义,沈玉琢,张逸成,姚勇涛

不连续模式的PWM型DC/DC变换器的广义平均法    尹有为,赵录怀,马西奎

电源与调节器件    

DC/DC变换器神经网络控制策略的研究    欧阳慧林,王钢,丁茂生

一种新颖的DC/DC变换器的设计与实现    何瑞金,吴庆彪,孙培德,冯香枝

三电平DC/DC变换器模糊控制器设计    潘庭龙;纪志成;

一种升压型脉冲跨周期调制DC/DC变换器的设计    常承志;付志红;苏向丰;

一种新型零电流转换(ZCT)PWM DC-DC变换器的研究    马尊华;李霄燕;吴建强;刘卓;

车用双向DC/DC变换器的复合式控制    李健;丁惜瀛;张钦爽;

一种提高DC-DC变换器动态响应快速性的新方案及仿真研究    马学军;岳秀梅;

电力电子中的混沌现象及其应用研究    周宇飞;陈信怀;

ZVZCS PWM DC/DC全桥变换器的分析    阮新波;严仰光;

R-L振动方向变换器的研究    高炳山;方由艳;

多电平变换器拓扑研究及其最新进展    王琛琛;李永东;

新型恒功率输出开关变换器控制策略的研究    林国庆;陈为;

PWM降压式DC-DC变换器    湖南 漆江文

降压DC-DC变换器    四川唐华淼

充分利用电池能量的升压型DC/DC变换器    成都 胥绍禹 摘译

用UC3843A构成的反馈变换器    四川 唐华淼 编译

绝缘型正负电压DC-DC变换器    四川 唐华淼 编译

A/D变换器如何与数据总线连接    张达 编译

大功率DC——DC变换器因复合而更“美”    本报记者 江道辉

借助于变压器反馈绕组的反馈变换器    四川 唐华淼 编译

高效率DC-DC变换器LT1934    深圳 吾生编译

实用DC-DC变换器MAX630    江西 吴建国

采用串联网侧变换器的双馈异步风力发电系统运行和控制策略研究    李辉

全局滑模控制Buck变换器研究    倪雨

新型交直交电压源变换器的调制技术及相关问题的研究    王树文

多变换器模块串并联组合系统研究    陈武

数字DC-DC变换器动态性能和系统稳定性提高方法研究    佟强

HEV用四端口机电能量变换器耦合问题的研究    黄文祥

PWM型DC/DC变换器基于混沌动力学的建模、控制及应用    汪剑鸣

基于数字控制器的多相并联Buck变换器的建模与研究    杜炜

PWM型DC/DC变换器混沌机理的研究    尹奕光

三相电力电子负载特性与设计研究    吴振兴

光伏发电系统移相全桥DC/DC变换器及控制方法研究    刘春美

三相交错并联DC/DC变换器的拓扑优化与设计    贾儒彬

LLC谐振式DC/DC变换器的研究    李宏凯

基于DSP数字控制双向全桥DC/DC变换器的研制    许佳

12KW 28VDC/125VDC变换器的研制    王琪

基于DSP控制的全桥软开关DC/DC变换器的研制    刘磊

具有MPPT功能高效两相交错DC/DC变换器的研究    李延邦

DC/DC变换器的纹波电压测试及数据处理    蒋利田

移相全桥DC/DC变换器的研究    罗明

基于MPPT的DC/DC变换器设计及光伏模块并联研究    张璇