汽车雨刮电机传导电磁干扰仿真与抑制研究

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随着汽车电子技术的发展,越来越多的电子产品的应用使汽车内的电磁环境变得更加复杂。因此,现代汽车必须在设计阶段考虑电磁兼容问题。而雨刮电机作为汽车内的主要干扰源之一,它对汽车的电磁兼容性有重要影响,一方面雨刮电机为永磁直流电机,其在正常工作时,由于换向过程不稳定的滑动摩擦,会在电源线上产生瞬变电压,且频率范围很广;另一方面雨刮电机属于感性负载,其在电源切断的瞬间,由于电感的作用,会产生反向瞬变电压,实测结果表明其电压值可达100-300V,对汽车电气系统产生严重的干扰。而且雨刮电机也是导致汽车零部件和整车无法通过相关标准的重要原因,所以对雨刮电机电磁兼容的研究具有重大的工程价值和实际意义。本论文是在国家自然科学基金项目(No.50877081)“汽车电磁兼容预测与电磁干扰抑制关键技术研究”与长安汽车合作的产学研项目“汽车电磁兼容性仿真与测试技术研究”的支持下,重点研究了雨刮电机在工作过程中产生的传导干扰以及抑制技术,主要内容如下:  ①全面了解雨刮系统的组成和工作原理,分析掌握雨刮电机的工作原理和换向过程,重点研究雨刮电机的换向过程,建立换向过程的等效电路,计算换向过程的换向电流和电刷接触压降,分析雨刮电机正常工作时产生电磁干扰的机理。对雨刮电机间歇档时产生传导干扰进行理论分析和实验研究,揭示间歇档时产生传导干扰的机理。  ②雨刮电机传导干扰模型的建立和实验研究  重点分析雨刮电机的阻抗频谱特性曲线,建立雨刮电机的基本电路模型,并考虑高频时分布参数和电刷的影响建立高频电路模型,在分析雨刮电机产生瞬态噪声电压机理的基础上,测取了电机端部瞬态电压脉冲,建立了电机传导EMI仿真模型,对雨刮电机的传导电磁干扰进行仿真研究。  ③雨刮电机电磁干扰的抑制研究  对雨刮电机的抑制技术进行了理论分析,分析了三种运行状态的超标频段,根据雨刮电机的运行特点,提出了能同时适用于电机低速档和高速档运行状态的滤波器,并进行了参数的选取。加入滤波器后,经GB18655标准检测,证明了所提出的滤波器是可行的和有效的。  ④在重庆市国家客车检测中心的电波暗室进行了雨刮电机传导和抑制干扰的实验测试。通过方针和实测结果的对比,验证了仿真模型的正确性。
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