纯电动汽车动力系统的电磁兼容性分析与评估

【摘要】：纯电动汽车电磁兼容问题日益突出，如不恰当处理将会使其行驶安全性乃至车内人员的人身安全受到很大的威胁。动力系统作为纯电动汽车的核心，也是其电磁兼容问题的关键所在，因此，动力系统电磁兼容性的分析和评估值得深入探讨和研究。本文以纯电动汽车动力系统为研究对象，对其主要电磁干扰源的电磁干扰进行了建模和分析，探讨了改善动力系统电磁兼容性的途径；在此基础上，确立了动力系统电磁兼容性评估指标，并且对动力系统的电磁兼容性进行了评估。具体研究内容归纳如下： (1)对动力系统的电磁环境进行了分析，主要包括：动力系统电磁环境中潜在的电磁干扰源分析，电磁干扰的产生以及传播耦合路径分析，电磁干扰解决措施的探讨，从而明确了电机、功率变换器以及线束是动力系统电磁兼容性的关键所在。 (2)以动力系统关键设备中的电机及功率变换器为研究对象，建立了两者的电磁干扰仿真模型，对电机及功率变换器的电磁干扰特性进行了分析，在此基础上，对动力系统的电磁干扰防护措施进行了探讨：对电机的辐射电磁干扰采取了壳体屏蔽抗干扰措施并且对功率变换器的传导电磁干扰采取了滤波器设计抗干扰措施，通过对电机的壳体屏蔽效能以及功率变换器滤波器插入损耗的分析，可以得出电机和功率变换器的电磁干扰有明显改善，从而提高了动力系统的电磁兼容性。 (3)基于传输线理论，针对线束这一动力系统电磁兼容性关键因素，建立了线束的电磁干扰仿真模型，通过对发射线为裸线和发射线屏蔽时的电磁干扰强度对比分析验证了模型的正确性，在此基础上对线束的串扰问题进行了分析，研究了线束不同布置情况以及不同屏蔽层时接收导线的近端电压和远端电压的频响特性，为工程中改善线束串扰问题提供了参考，也为提高动力系统电磁兼容性提供了依据。 (4)通过将动力系统电磁兼容性的总体性能要求分配到部件和设备等局部，对动力系统中电机、功率变换器和线束的电磁兼容性指标进行了研究，从而确立了较为全面的动力系统电磁兼容性的评估指标。针对评估指标的不同类型选择了不同的方法对其进行量化，并且引入序关系方法对纯电动汽车动力系统的不同布局方案的电磁兼容性进行了综合评估，得到了各布局方案的电磁兼容性优劣排序，从而对其电磁兼容性能做出了评价。 综上所述，通过分析研究影响纯电动汽车动力系统电磁兼容性的关键因素，综合不同影响因素的性能评价指标，提出了动力系统的电磁兼容性综合评估方法，该综合评估方法不仅可以用于动力系统的电磁兼容性的评价，同时也为纯电动汽车动力系统的电磁兼容设计提供参考。本文的研究与分析，可作为纯电动汽车动力系统电磁兼容理论分析与工程应用的参考。 【关键词】：纯电动汽车 动力系统 电磁兼容 建模 评估指标 评估
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题研究的意义14-16
• 1.1.1 纯电动汽车电磁环境14-15
• 1.1.2 纯电动汽车动力系统电磁兼容研究的意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 国外研究现状16-18
• 1.2.2 国内研究现状18-20
• 1.3 本文的主要内容20-22
• 第二章 纯电动汽车动力系统的电磁环境分析22-34
• 2.1 电磁干扰源22-24
• 2.1.1 自然干扰源22-23
• 2.1.2 人为干扰源23-24
• 2.2 电磁干扰的传播耦合特性24-25
• 2.2.1 辐射耦合24-25
• 2.2.2 传导耦合25
• 2.3 电磁干扰解决措施25-29
• 2.3.1 屏蔽26-27
• 2.3.2 滤波27-28
• 2.3.3 接地28-29
• 2.4 动力系统的电磁干扰问题29-32
• 2.4.1 电磁干扰源29-32
• 2.4.2 敏感设备32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 纯电动汽车动力系统关键设备电磁兼容性建模与分析34-47
• 3.1 动力系统关键设备电磁干扰34-37
• 3.1.1 电机电磁干扰源34-35
• 3.1.2 功率变换器电磁干扰源35-37
• 3.2 电机电磁兼容性建模与分析37-39
• 3.2.1 电机电磁干扰建模与仿真37-38
• 3.2.2 电机抗干扰措施分析38-39
• 3.3 功率变换器电磁兼容性建模与分析39-46
• 3.3.1 功率变换器电磁干扰建模与仿真40-42
• 3.3.2 功率变换器抗干扰措施分析42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 纯电动汽车动力系统线束电磁兼容建模与分析47-63
• 4.1 传输线理论47-52
• 4.1.1 双导体传输线模型47-49
• 4.1.2 多导体传输线模型49-51
• 4.1.3 传输线方程求解51-52
• 4.2 动力系统线束电磁干扰52-55
• 4.2.1 线束电磁干扰问题分析52-53
• 4.2.2 线束裸线与屏蔽电磁干扰对比分析53-55
• 4.3 屏蔽线束串扰建模与分析55-61
• 4.3.1 线束不同屏蔽层串扰建模与分析55-58
• 4.3.2 线束不同布置串扰建模与分析58-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 纯电动汽车动力系统电磁兼容性评估63-80
• 5.1 系统评估的基本理论63-66
• 5.1.1 多属性决策理论63-64
• 5.1.2 动力系统电磁兼容性评估流程64-66
• 5.2 动力系统电磁兼容性评估指标66-72
• 5.2.1 电机电磁兼容性评估指标67-68
• 5.2.2 功率变换器电磁兼容性评估指标68-70
• 5.2.3 线束电磁兼容性评估指标70-72
• 5.3 评估指标的量化72-74
• 5.3.1 专家打分量化方法72-73
• 5.3.2 模糊聚类量化方法73-74
• 5.4 动力系统电磁兼容性评估74-78
• 5.4.1 评估方法74-77
• 5.4.2 动力系统电磁兼容性综合评估77-78
• 5.5 本章小结78-80
• 第六章 总结与展望80-83
• 6.1 本文的主要研究成果及创新点80-81
• 6.1.1 主要研究成果80-81
• 6.1.2 创新点81
• 6.2 展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87-88
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文88

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