一体化高压大功率电推进系统的电磁兼容性研究

作     者：樊韬 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王司令

授予年度：2024年

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：大功率电驱动系统EMC 共模电压 无零矢量 模型预测控制 LC滤波 

摘      要：在国家政策和技术革命的推动下,无人机产业作为我国低空经济的新兴生产力,对国防安全和经济社会发展的促进作用日益明显。随着电驱动大载重无人机向高负载、大功率方向发展,其功率器件在通断瞬间产生显著的电压电流变化,导致严重的EMI干扰。由于无人机空间狭小、机载设备繁多、频率范围宽,致使其内部电磁环境复杂,因此提高电驱动系统的电磁兼容性具有重要意义。 本文研究内容包括:(1)以高压大功率无人机电驱动系统为研究载体研究电机驱动系统EMI产生机理,确定逆变器功率器件在高速通断过程中产生的(9/(9和(9/(9是主要干扰源,并建立高频等效电路模型和PCB功率板的有限元模型。 (2)针对三相逆变器直流输入侧/交流输出侧的共模干扰,分析传统SVPWM调制方式中零矢量000和111的使用是高幅值共模电压的原因,并探讨无零矢量(AZSPWM、NSPWM和GAZSPWM)对共模电压的抑制效果。结合模型预测控制思想,提出一种无零矢量驱动策略,降低共模电压干扰的同时提高电机响应速度和稳态性能。 (3)针对电驱动系统高电磁兼容性能要求,提出结合无零矢量调制策略和逆变器输出端无源滤波器的抑制方法。仿真和试验结果表明,GAZSPWM调制策略结合无源LC滤波器可有效抑制共模电压,且不增加屏蔽重量,不影响控制效果。 最后,通过设计制作13.7KW试验样机,使用GSP-9330频谱分析仪对无人机电驱动系统进行EMC测试,验证该策略的可靠性。结果表明在使用软硬件结合的方式满足国家轻小型无人机系统电磁兼容性要求(GB/T38909-2020)检测标准。