燃料电池车用大功率DC/DC变换器电磁兼容性研究

电源与新能源 时间:2009-12-10来源:王雪华 张伟 杜青 齐铂金 北京航空航天大学机械工程及自动化学院

  大功率DC/DC变换器电磁干扰的抑制措施

  目前,抑制大功率DC/DC变换器电磁干扰的主要措施有减小干扰源的电磁干扰强度、切断电磁干扰传播途径、敏感元器件合理布局以及屏蔽和信号接地设计等。

  ● 减小干扰源的电磁干扰强度

  大功率DC/DC变换器产生电磁干扰的主要原因是电压和电流的急剧变化,因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率(du/dt和di/dt)。最常用的方法就是增加吸收电路[3],吸收电路能够抑制电磁干扰,其基本原理就是开关管关断时为其提供旁路,吸收积蓄在寄生分布参数中的能量,从而抑制干扰的发生。软开关柔性换流技术是近年来研究的热点[4],在FCEV用大功率DC/DC变换器中,采用无源谐振软开关柔性换流技术,可以大大降低开关过程中的du/dt和di/dt,不仅减小了开关损耗,而且还大大降低了电磁干扰。另外通过优化功率开关管IGBT驱动参数,合理选择功率开关管IGBT的驱动电压和栅极驱动电阻,也可以降低大功率DC/DC变换器电磁干扰。

  ● 切断电磁干扰传输途径

  FCEV用大功率DC/DC变换器产生的电磁干扰以传导干扰为主。目前最常用的方法就是在DC/DC变换器输入和输出端加装滤波电容器。如图3,为了减小FCEV用大功率DC/DC变换器对CAN通讯的干扰,在变换器输入输出端加适量的接地电容,CAN通讯波形得到有效改善。

  在FCEV用大功率DC/DC变换器中,输出电压或电流纹波是电源的重要指标。图4在大功率DC/DC变换器的输出端连接CLC滤波器后,变换器输出电压波形平稳,开关噪音减小,滤波效果十分明显。

  此外,在FCEV用大功率DC /DC变换器中开关管IGBT以十几千赫的频率开通和关断,电路中可能产生高次谐波电流,影响燃料电池的输出电压。因此DC/DC变换器输入和输出端通常并联电容(电解电容与无感电容并联)。无感电容可以滤除线路中由于谐振而产生的高频辐射干扰,而电解电容用来稳定燃料电池输出电压及降低辐射强度,同时减小DC/DC变换器输出电压纹波[5,6]。

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关键词: 电动汽车 电磁兼容 燃料电池 DC/DC变换器 电磁干扰 200912

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