[发明专利]一种旋转变压器电磁干扰噪声的测评及抑制方法

说明书

本发明公开了一种旋转变压器电磁干扰噪声的测评及抑制方法，其通过测试与电路建模结合的方式，实现了旋转变压器系统耦合电磁噪声的准确评估；并基于评估模型定量设计了旋变电路的滤波电感，提高了旋转变压器输入和输出信号的质量。相比于传统旋变噪声抑制方法，本发明建立了电机驱动系统和旋转变压器系统的电磁干扰耦合模型，可以在新能源汽车设计阶段快速评估旋变系统所耦合的电磁干扰噪声，并且可以基于模型定量地设计噪声抑制方案，能有效减少设计成本。

技术领域

本发明属于新能源汽车电机控制技术领域，具体涉及一种旋转变压器电磁干扰噪声的测评及抑制方法。

背景技术

在新能源汽车电机驱动系统中，电机转子位置是转矩控制和调速的关键变量，若转子位置信号受到干扰，汽车可能会出现车速不稳、扭矩失控等风险。由于旋转变压器具有稳定性高、抗震能力强、耐高温等优点，已广泛应用于新能源汽车电机转子位置的检测；旋转变压器的输入信号为正弦电压信号，输出信号为正交的正弦和余弦电压信号，该两路输出信号通过芯片进行解码，得到电机转子的绝对位置和转速信息。

电机驱动系统和旋转变压器系统的电路如图4所示，电机驱动系统中逆变器将直流电转换为三相交流电，进而驱动负载电机。逆变器的绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)工作电压高，且工作在脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)模式；IGBT的高频开关动作会在电机驱动系统中产生强烈的电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)，这些EMI噪声会通过寄生参数耦合到线缆和电机，且电机驱动系统中IGBT的电压高、开关速度快，属于强干扰源。旋转变压器系统由旋变、旋变线缆、旋变调理电路组成，旋转变压器系统将检测到的电机转子位置和转速信号反馈给逆变器，用于电机驱动系统的转矩和速度控制；旋转变压器系统的电压信号通常只有几伏，属于弱电信号，电机驱动系统的强干扰一旦耦合到旋变信号，将会导致旋变信号出现严重畸变。

电机线缆和旋变线之间的电磁耦合在工业界已经引起了足够的关注，在电机驱动系统的开发过程中，通常会减少电机线与旋变线之间耦合，如增大间离、使用屏蔽线缆等，但是电机和旋变之间的电磁耦合并未引起足够的重视，在已经考虑了线缆之间耦合的情况下，旋变信号仍会受到干扰，电压和电流波形出现很多的毛刺，严重影响电机转子位置和转速的检测精度。

为了有效解决旋变信号的干扰问题，首先需要研究电机驱动系统与旋转变压器系统之间的电磁耦合机理，再根据耦合机理采用针对性地、定量地抑制措施。

公开号为CN202663366U的中国实用新型专利提出了一种用于旋转变压器的滤波装置，在旋变的输入和输出信号线上接EMI滤波器，该滤波器包含共模电感和滤波电容，来提高旋转变压器输出信号的抗干扰能力；但该专利技术仅说明了EMI滤波器能够提高旋变信号质量，但未阐明旋变电路中的EMI是如何产生的以及EMI滤波器的参数应如何设计。

发明内容

针对旋转变压器输入和输出信号由于受到电磁干扰出现畸变，导致电机转子位置信息检测不准的问题，本发明提出了一种旋转变压器电磁干扰噪声的测评及抑制方法，能够提高旋转变压器系统的电磁兼容性能。

一种旋转变压器电磁干扰噪声的测评及抑制方法，包括如下步骤：

(1)根据电机驱动系统和旋转变压器系统的电路原理图以及绕组(电机定子绕组及旋变定子绕组)与机壳之间的电容耦合效应，确定电机驱动系统与旋转变压器系统之间的电磁噪声耦合路径，该耦合路径涉及电机线缆、永磁同步电机、旋转变压器、旋变线缆、旋变调理电路，进而建立该耦合路径中各部件的高频阻抗模型；

(2)使用有限元数值计算方法提取电机线缆和旋变线缆的高频阻抗模型参数；利用阻抗分析仪测试耦合路径中其它部件的端口阻抗，进而采用非线性优化算法提取这些部件的高频阻抗模型参数；