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随着新能源电动汽车技术的不断进步,电机控制器的性能与稳定性日益成为关注的焦点。滤波器作为电机控制器的重要组成部分,对于抑制电磁干扰(EMC)、提高信号质量和系统稳定性具有重要作用。本文将深入探讨新能源电机控制器滤波器的原理、常用拓扑结构、滤波组件及其供应商等相关内容。
电机控制器需要经过系列的EMC测试才能认可放行,在测试过程经常识别到超标现象,需要进行整改,其中经常会其中关键的滤波器进行优化整改。
01#滤波器的作用及原理
滤波器本质上是一种切断干扰沿信号线或BUSBAR传播的路径的设备,即切断耦合途径中的传导耦合,与屏蔽共同构成完善的干扰防护。其主要作用包括:
直流输入滤波
对BUSBAR中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除,从而得到一个特定频率的电源信号,或消除一个特定频率后的电源信号。
电磁干扰(EMC)抑制
逆变器工作时会产生电磁干扰,滤波器通过组件如X电容和Y电容来减少这些干扰。X电容用于正负极之间的滤波,而Y电容则用于正负极与地之间的滤波。
02#常用电控滤波器拓扑
在新能源电机控制器中,常用的滤波器拓扑结构包括:
LC拓扑
由电感(L)和电容(C)组成,结构简单,适用于基本滤波需求。
LCL拓扑
在LC拓扑的基础上增加一个电感,提供更好的滤波效果,适用于对滤波性能要求较高的场合。
CLC拓扑
在LCL拓扑的基础上增加一个电容,进一步增强滤波性能,适用于高频滤波需求。
CLCL拓扑
由两个电感和两个电容组成,滤波效果最佳,但结构相对复杂,成本较高。
滤波器【LC拓扑】
滤波器的设计关键在于确定电感、电容的值,以实现对特定频率的谐波抑制。同时,滤波器的谐振频率应避开系统开关频率,以防止谐振引起的系统不稳定。随着滤波器拓扑的增长,其对电机控制器的EMI性能改善效果也会更优。
03#滤波组件的组成
X电容
作用:消除差模干扰,并联在输入的两端,滤除正负极之间的差模信号。
选型:通常选用耐纹波电流较大的聚脂薄膜类电容或塑封的方形高压CBB电容。
Y电容
作用:消除共模干扰,跨接在电力线两线和地之间,滤除高次谐波,防止干扰。
选型:基于漏电流的限制,Y电容值不能太大,通常采用高压瓷片电容。
共模电感-纳米晶磁芯
作用:提高电感量、磁导率和饱和磁感,降低电感元器件的体积和重量,改善EMI性能。
特点:纳米晶磁芯具有体积小、占用高度小、安装方便等优点,且电气性能优于铁氧体磁芯。
素材来源:Munro live,电驱动Benchmarker,RIO电驱动.