[发明专利]一种直流有刷电机传导和辐射干扰的建模仿真方法

说明书

本发明涉及一种直流有刷电机传导和辐射干扰的建模仿真方法，包括以下步骤：进行电机绕组元件阻抗特性测试，建立电机绕组元件的阻抗模型；建立换向模型、电源模型和LISN模型，结合阻抗模型得到直流有刷电机的传导干扰模型，仿真得到传导干扰仿真结果；建立直流有刷电机的三维辐射干扰测试模型，仿真得到辐射干扰仿真结果。与现有技术相比，本发明通过阻抗特性测试建立电机绕组元件的阻抗模型，结合换向模型、电源模型和LISN模型得到传导干扰模型，得到传导干扰仿真结果；建立三维辐射干扰测试模型并使用传递函数仿真法得到辐射干扰仿真结果，能够分析直流有刷电机内部的传导干扰和对外的辐射干扰，为预测电机电磁干扰提供理论支撑和学术依据。

技术领域

本发明涉及有刷电机领域，尤其是涉及一种直流有刷电机传导和辐射干扰的建模仿真方法。

背景技术

直流有刷电机，是内含电刷装置的将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机，直流有刷电机设有电刷和换向片，在直流有刷电机的工作过程中，电机旋转使得电刷和换向片不断地接通和断开，电机的绕组元件内的电流频繁换向使得其感性绕组元件内能量过高，这个过程中很容易产生换向火花。换向火花会通过电机绕组传递到电机外接电源线上进而产生急剧变化的电压，急剧变化的电压会通过导线，然后以传导干扰和辐射干扰的方式影响其他设备的正常工作。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰；辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。

目前汽车的电子化程度越来越高，汽车内的电子设备尤其是汽车的整车控制器、中控屏和低压电子设备等对电磁干扰比较敏感，因此当电路中或者空间中电磁干扰的幅值较大时会对电子设备的正常运行产生影响。比如中控屏出现“雪花”或者出现电磁杂音，严重的话甚至会使得汽车的整车控制器出现控制失误进而导致汽车的安全性能受到影响。直流有刷电机的电磁干扰问题已经成为影响汽车电磁安全性的重要因素之一。

因此对电机的电磁干扰产生机理进行准确的分析，进而分析电机内部的传导干扰和对外的辐射干扰，对降低直流有刷电机的电磁干扰以减少对外界电子设备的影响具有重要的意义。公开号为CN108680813A的中国发明专利公开了一种电磁干扰建模仿真方法及装置，在低频阻抗模型的基础上获取干扰源的低频特性，利用低频特性计算出干扰源的高频特性后，集成到直流有刷电机的全波模型中，通过仿真计算得到电磁干扰。但是，该方法在得到低频(100KHz以内)的干扰后，通过函数数据拟合的方式得到高频干扰(100MHz)，这样的拟合过于理想化，没有考虑到低频干扰和高频干扰的特性是存在区别的，因此得到的电磁干扰不够精确，说服力不足。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直流有刷电机传导和辐射干扰的建模仿真方法，通过阻抗特性测试，建立电机绕组元件的阻抗模型，结合换向模型、电源模型和LISN模型得到直流有刷电机的传导干扰模型，得到传导干扰仿真结果；建立三维辐射干扰测试模型并使用传递函数仿真法得到辐射干扰仿真结果，分析直流有刷电机内部的传导干扰和对外的辐射干扰，为预测电机电磁干扰提供理论支撑和学术依据。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直流有刷电机传导和辐射干扰的建模仿真方法，包括以下步骤：

进行电机绕组元件阻抗特性测试，得到阻抗测试数据，基于阻抗测试数据建立电机绕组元件的阻抗模型；根据直流有刷电机的换向过程建立直流有刷电机的换向模型，以模拟直流有刷电机换向过程中电机绕组元件的短路状态；根据直流有刷电机的传动干扰测试环境参数建立电源模型和LISN模型；

基于阻抗模型、换向模型、电源模型和LISN模型建立直流有刷电机的传导干扰模型；对直流有刷电机进行传导干扰测试，得到传导干扰测试结果，对传导干扰模型进行仿真分析，得到传导干扰仿真结果，将传导干扰测试结果与传导干扰仿真结果进行对比，如果误差大于预设置的精度阈值，则调整传导干扰模型；