電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性試驗(yàn)的案例
汽車(chē)試驗(yàn)：電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性試驗(yàn)方法
電動(dòng)汽車(chē)上的電力電子變換裝置無(wú)論數(shù)量還是功率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)汽車(chē)，電磁兼容問(wèn)題的嚴(yán)重性和復(fù)雜性也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車(chē)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的三大關(guān)鍵系統(tǒng)之一，也是最重要的功率變換裝置，其電磁兼容性能（electromagneTIccompaTIbility，簡(jiǎn)稱(chēng)為EMC）不僅關(guān)系到自身的工作可靠性，而且會(huì)影響整車(chē)的安全運(yùn)行能力和工作可靠性。從目前已有的電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)產(chǎn)品的檢測(cè)過(guò)程來(lái)看，大部分車(chē)型都是經(jīng)過(guò)多次整改才能夠達(dá)到國(guó)標(biāo)的相關(guān)規(guī)定。鑒于電磁兼容問(wèn)題的重要性，基于電磁騷擾耦合和傳播的一般機(jī)制。
本文給出了電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性試驗(yàn)方法。適用于純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)。
注：電動(dòng)汽車(chē)電源系統(tǒng)通常分為2種類(lèi)型：第一種普通LV(低壓)系統(tǒng)，其典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為非屏蔽，第二種HV系統(tǒng)，其典型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為屏蔽。
試驗(yàn)方法如下：
一、電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)
1、寬帶電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)
試驗(yàn)方法：本方法用于測(cè)試EUT產(chǎn)生的寬帶電磁輻射發(fā)射， 若無(wú)其他規(guī)定， 在30MHz-1000MHz頻率范圍內(nèi)，則按GB/T18655-2010中規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)。
試驗(yàn)狀態(tài)：EUT應(yīng)處于正常工作狀態(tài)， 且轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的50%， 扭矩為額定扭矩的50%， 機(jī)械輸出負(fù)載達(dá)到持續(xù)功率的25%。
當(dāng)轉(zhuǎn)速或扭矩達(dá)不到EUT試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)， 可調(diào)整扭矩或轉(zhuǎn)速以達(dá)到持續(xù)功率的25%， 并在試驗(yàn)報(bào)告中注明。
如EUT包含多個(gè)單元， 單元之間的連接線宜使用原車(chē)上使用的連接線束；如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)， 電子控制單元和人工電源網(wǎng)絡(luò)(AN)間的連接線長(zhǎng)度應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定.線束應(yīng)按實(shí)際情況端接，并帶實(shí)際負(fù)載和激勵(lì)。
試驗(yàn)布置：試驗(yàn)布置圖見(jiàn)圖3.
屏蔽配置應(yīng)按照車(chē)輛的實(shí)際情況布置，通常所有屏蔽的HV部件應(yīng)低阻抗正常接地(例如AN、電纜、連接器等狀態(tài)) EUT和負(fù)載均應(yīng)接地。
展開(kāi) [經(jīng)驗(yàn)分享]CST電磁兼容性仿真---電機(jī)堵轉(zhuǎn)
本文摘自微信公眾號(hào)：CST電磁兼容性仿真
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在我們做電機(jī)系統(tǒng)EMC測(cè)試的時(shí)候經(jīng)?；蛘卟豢杀苊獾臅?huì)遇到電機(jī)堵轉(zhuǎn)測(cè)試的測(cè)試工況。其實(shí)堵轉(zhuǎn)測(cè)試是電驅(qū)系統(tǒng)性能考核指標(biāo)之一。
什么是堵轉(zhuǎn)？
電機(jī)堵轉(zhuǎn)是電機(jī)在轉(zhuǎn)速為0轉(zhuǎn)時(shí)仍然輸出扭矩的一種情況。電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)功率因數(shù)極低，電機(jī)就像接在電源中的一個(gè)電感元件，只有其自身的電阻和電感，自然電流會(huì)大大增加。電機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，這是消耗電壓的主要部分。堵轉(zhuǎn)時(shí)反電勢(shì)為零，所有電壓都加載在繞組上，所以電流很大。根據(jù)電機(jī)容量的大小和加工工藝不同，電機(jī)堵轉(zhuǎn)電流一般為電機(jī)額定電流的5-12倍。因此，電機(jī)的一般性試驗(yàn)就包括堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)這一項(xiàng)。
為什么要測(cè)堵轉(zhuǎn)？
因?yàn)槎罗D(zhuǎn)工況是純電動(dòng)汽車(chē)常見(jiàn)工況之一，堵轉(zhuǎn)特性又是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵性能考核指標(biāo)之一。
其描述的主要是：
（1）在一定坡度路面啟動(dòng)、?？俊?（2）駕駛員拉手剎踩油門(mén)。
（3）車(chē)輪被馬路牙子等卡死。
（4）變速器由于換擋系統(tǒng)或齒輪膠合導(dǎo)致的卡滯等工況。此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)輸出軸被抱死無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)而處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。
堵轉(zhuǎn)測(cè)試
測(cè)試方法參考GBT 18488.2：2015中的定義，如下圖：
電機(jī)堵轉(zhuǎn)的機(jī)理
以SVPWM技術(shù)為例。SVPWM是由三相功率逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件組成的特定開(kāi)關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形，目前無(wú)刷電機(jī)控制常采用7段式SVPWM，三相定子電流矢量相位之間互差120°，三相電流如下式所示：
其中I為三相定子電流幅值；θ為轉(zhuǎn)子位置，即定子電流矢量與參考軸（A相電流方向）之間的夾角。由此可見(jiàn)，正常工作時(shí)三相電流為對(duì)稱(chēng)的正弦交流電流，如圖所示。
展開(kāi) 汽車(chē)BCI試驗(yàn)的EMC仿真解決方案（汽車(chē)電磁兼容抗擾性試驗(yàn)）【8月12日直播】
汽車(chē) BCI 試驗(yàn)（Bulk Current Injection，大電流注入試驗(yàn)）是汽車(chē)電磁兼容（EMC）測(cè)試中的一項(xiàng)核心抗擾度試驗(yàn)，主要模擬汽車(chē)電子設(shè)備及線纜在電磁環(huán)境中受到傳導(dǎo)干擾時(shí)的抗干擾能力，確保其在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能正常工作。
目前，現(xiàn)代汽車(chē)逐漸電子化、智能化，BCI 測(cè)試仿真已從 “可選環(huán)節(jié)” 變?yōu)?“核心環(huán)節(jié)”—— 它通過(guò)在開(kāi)發(fā)早期預(yù)測(cè)電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)、支撐復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提升法規(guī)驗(yàn)證效率、保障功能安全，直接影響整車(chē)研發(fā)周期、成本及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
8月12日，Ansys官方策劃的研討會(huì)『汽車(chē)BCI試驗(yàn)的EMC仿真解決方案（汽車(chē)電磁兼容抗擾性試驗(yàn)）』基于試驗(yàn)講解兩種EMC仿真解決方案，脫離經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)，落地正向設(shè)計(jì)方案，下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：8月12日（星期二），16：00-17：00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：傳統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)方法對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)性高，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪Ш笸鶎?dǎo)致認(rèn)證測(cè)試周期延長(zhǎng)及資源消耗加劇，甚至引發(fā)系統(tǒng)性失效風(fēng)險(xiǎn)。因此，EMC經(jīng)常被認(rèn)為是玄學(xué)。大電流注入(BCI)抗擾度試驗(yàn)，通常是整車(chē)必須試驗(yàn)項(xiàng)目。目的是驗(yàn)證整車(chē)所集成的各種電控單元功能在惡劣的電磁干擾中維持正常工作，滿(mǎn)足電磁兼容要求。
Ansys基于電磁場(chǎng)多維度建模技術(shù)提供兩種EMC仿真解決方案，將EMC從玄學(xué)變成科學(xué)，滿(mǎn)足不同客戶(hù)對(duì)仿真的需求。1.基于HFSS/Q3D精確建模BCI認(rèn)證測(cè)試環(huán)境，模擬實(shí)際場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)仿真替代測(cè)試，加速研發(fā)進(jìn)度；2.根據(jù)第一性原理，通過(guò)仿測(cè)一體化定位EMC問(wèn)題根因，在研發(fā)流程中通過(guò)特征化仿真，落地正向設(shè)計(jì)方案。
講師：
倪勝 | Ansys主任應(yīng)用工程師
畢業(yè)于華中師范大學(xué)微電子專(zhuān)業(yè)，碩士學(xué)位。
展開(kāi) 汽車(chē)專(zhuān)題第六期 |新能源汽車(chē)—電機(jī)篇（二）
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7.汽車(chē)試驗(yàn)：電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性試驗(yàn)方法
主要內(nèi)容：電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)（寬帶電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)、窄帶電磁輻射發(fā)射試驗(yàn)）、抗擾度試驗(yàn)（電磁輻射抗擾度、電源線瞬態(tài)傳導(dǎo)的抗擾度試驗(yàn)）...
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8.新能源電機(jī)(MOT)整體控制
主要內(nèi)容：什么是電機(jī)、電機(jī)分類(lèi)、交流同步電機(jī)構(gòu)造及工作原理（構(gòu)造、工作原理）、電機(jī)控制系統(tǒng)整體、詳細(xì)過(guò)程簡(jiǎn)述、三相同步電機(jī)的等效示意圖...
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9.新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)振動(dòng)噪聲技術(shù)
主要內(nèi)容：概述、電機(jī)振動(dòng)噪聲機(jī)理分析、電機(jī)振動(dòng)噪聲識(shí)別技術(shù)、電機(jī)振動(dòng)噪聲抑制技術(shù)...
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10.汽車(chē)試驗(yàn)：新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)用稀土永磁材料試驗(yàn)方法
主要內(nèi)容：拉開(kāi)法（方法原理、試驗(yàn)設(shè)備與材料、試驗(yàn)步驟）、剪切法（方法原理、試驗(yàn)環(huán)境條件、測(cè)試）、劃格法、熱震法...
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11.新能源電機(jī)控制系統(tǒng)EMC如何帶載測(cè)試
主要內(nèi)容：背景、EV motor電磁兼容暗室、驅(qū)動(dòng)軸的電磁屏蔽設(shè)計(jì)、高低壓耦合測(cè)試（校準(zhǔn)、底噪測(cè)量、DUT自身輻射噪聲測(cè)量、高低壓耦合的測(cè)量配置）...
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電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)及測(cè)試研究
引言
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源及將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的關(guān)鍵設(shè)備，在電力轉(zhuǎn)換的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的傳導(dǎo)及輻射騷擾信號(hào)，是電動(dòng)汽車(chē)EMC問(wèn)題的主要零部件之一。
由于監(jiān)管機(jī)構(gòu)的強(qiáng)制要求及各車(chē)廠出于提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的考慮，目前設(shè)計(jì)人員已對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的EMC問(wèn)題做了較多的研究，相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車(chē)輛、船和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車(chē)載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》是零部件廠商應(yīng)用最為廣泛的EMC標(biāo)準(zhǔn)之一，該標(biāo)準(zhǔn)在新修訂的內(nèi)容中增加了對(duì)高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測(cè)量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機(jī)的逆變器。
但該標(biāo)準(zhǔn)未限定測(cè)試中電機(jī)及控制器應(yīng)處于的工作狀態(tài)，根據(jù)文獻(xiàn)的研究，不同工作狀態(tài)下電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)及發(fā)射騷擾性能在不同頻段有不同的表現(xiàn)。除此之外，工業(yè)與信息化部在2018年推出了針對(duì)性適用于電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)GB/T36282—2018《電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法》，此標(biāo)準(zhǔn)從整車(chē)應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導(dǎo)抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較為全面的EMC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)測(cè)試時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)處于的工作狀態(tài)做了明確要求，得到了認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。
EMC測(cè)試往往是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試的后期環(huán)節(jié)，同時(shí)也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，若EMC測(cè)試的效果不理想，可能導(dǎo)致開(kāi)發(fā)過(guò)程較多的重復(fù)，同時(shí)由于EMC測(cè)試資源緊張，其測(cè)試費(fèi)用也十分高昂，廠家一般都難以預(yù)留充足的EMC測(cè)試整改時(shí)間。因而，在設(shè)計(jì)階段對(duì)影響EMC性能的關(guān)鍵因素做較為充分的考慮，在方案設(shè)計(jì)中對(duì)可能存在的EMC問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)消除，是設(shè)計(jì)工程師必須考慮的內(nèi)容。
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引 言
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源及將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的關(guān)鍵設(shè)備，在電力轉(zhuǎn)換的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的傳導(dǎo)及輻射騷擾信號(hào)，是電動(dòng)汽車(chē)EMC問(wèn)題的主要零部件之一。
由于監(jiān)管機(jī)構(gòu)的強(qiáng)制要求及各車(chē)廠出于提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的考慮，目前設(shè)計(jì)人員已對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的EMC問(wèn)題做了較多的研究，相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也日益為人們所熟知。
其中GB/T18655—2018《車(chē)輛、船和內(nèi)燃機(jī)無(wú)線電騷擾特性用于保護(hù)車(chē)載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》是零部件廠商應(yīng)用最為廣泛的EMC標(biāo)準(zhǔn)之一，該標(biāo)準(zhǔn)在新修訂的內(nèi)容中增加了對(duì)高低壓部件的適用性部分，包括高低壓耦合的測(cè)量方法及高壓部分的限值等，并在附錄I高壓部件的示例中提到帶電機(jī)的逆變器。
但該標(biāo)準(zhǔn)未限定測(cè)試中電機(jī)及控制器應(yīng)處于的工作狀態(tài)，根據(jù)文獻(xiàn)的研究，不同工作狀態(tài)下電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)及發(fā)射騷擾性能在不同頻段有不同的表現(xiàn)。除此之外，工業(yè)與信息化部在2018年推出了針對(duì)性適用于電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)GB/T36282—2018《電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法》，此標(biāo)準(zhǔn)從整車(chē)應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輻射騷擾限值、輻射抗擾及傳導(dǎo)抗擾、靜電放電抗擾都做了全面的要求，是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較為全面的EMC標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)測(cè)試時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)處于的工作狀態(tài)做了明確要求，得到了認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。
EMC測(cè)試往往是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試的后期環(huán)節(jié)，同時(shí)也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，若EMC測(cè)試的效果不理想，可能導(dǎo)致開(kāi)發(fā)過(guò)程較多的重復(fù)，同時(shí)由于EMC測(cè)試資源緊張，其測(cè)試費(fèi)用也十分高昂，廠家一般都難以預(yù)留充足的EMC測(cè)試整改時(shí)間。因而，在設(shè)計(jì)階段對(duì)影響EMC性能的關(guān)鍵因素做較為充分的考慮，在方案設(shè)計(jì)中對(duì)可能存在的EMC問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)消除，是設(shè)計(jì)工程師必須考慮的內(nèi)容。
展開(kāi) 新能源汽車(chē)EMC仿真算法
1、電磁兼容測(cè)試在新能源汽車(chē)中的必要性
電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，簡(jiǎn)稱(chēng)EMC)。指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。
EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值，即所謂的電磁干擾（Electromagnetic Interference，簡(jiǎn)稱(chēng)EMI）。
另一方面是指設(shè)備對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即所謂的電磁抗干擾（Electro Magnetic Susceptibility，簡(jiǎn)稱(chēng)EMS）。
與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，新能源汽車(chē)EMC問(wèn)題更加突出。新能源汽車(chē)動(dòng)力直接使用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，高壓附件的使用會(huì)使電磁干擾問(wèn)題的更為嚴(yán)重。動(dòng)力系統(tǒng)由于電流在極短時(shí)間內(nèi)的跳動(dòng)以及大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的快速移動(dòng)會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的輻射以及電磁干擾。
加上電子電氣部件都占據(jù)著極大的比重，其中的電磁兼容性問(wèn)題又與整車(chē)的安全密切相關(guān)。汽車(chē)內(nèi)各種控制器，DCDC.DCAC都是強(qiáng)干擾源，而且線束又多又長(zhǎng)，輻射干擾很?chē)?yán)重。隨著CISPR25-2016的發(fā)布，高壓系統(tǒng)的EMC要求越來(lái)越嚴(yán)，EMC測(cè)試已成為汽車(chē)廠商所要面對(duì)的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。
▲一個(gè)典型的DCDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
為了減小電磁干擾，我們就必須要加強(qiáng)電磁兼容性測(cè)試。
2、EMC的分析原理
傳統(tǒng)EMC設(shè)計(jì)中一般遵循：產(chǎn)品設(shè)計(jì)--樣品生產(chǎn)--EMC 測(cè)試--測(cè)試不通過(guò)--整改--更改設(shè)計(jì)--樣品生產(chǎn)--測(cè)試通過(guò)。
定位困難，反復(fù)重復(fù)的工作。
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