集成电机驱动系统及电磁兼容分析

论文摘要

近年来,得益于集成电机的高可靠性、智能化和转矩大等特点,集成电机在美国、日本和西欧等发达国家得到迅速发展,展现了其广阔的良好发展前景。由于我国起步晚,集成电机的相关研究相对较少,对于国防工业、航空航天、空间卫星等特殊应用电机只能受制于人或者采用传统电机。本文以集成电机在航天领域的应用为工程背景,以集成电机驱动系统为研究对象,研究了集成电机的传导电磁干扰,实现了对整个系统的电磁兼容性设计。论文首先对集成电机系统进行设计,建立了无刷直流电机的数学模型,并对其性能进行分析,并在此基础上完成了集成电机驱动控制系统的硬件电路设计和软件程序的编写,为集成电机的电磁兼容分析提供一个实验平台。其次,对集成电机驱动系统的传导共模干扰的产生机理、传播途径进行了分析,通过Saber仿真软件建立系统的仿真模型,分别对逆变器侧和电机侧的传导共模干扰进行了仿真与分析,并对各自干扰的抑制方法进行了研究。逆变器侧采用漏电流补偿和缓冲电路进行抑制;电机侧采用无源滤波器进行抑制,在已完成的基于XC886的无刷直流电机的平台上进行系统实验,实验结果与仿真结果相符合,证实了抑制方法的有效性。最后,针对集成电机驱动系统的设计过程中所面临的问题,论文分别从控制电路及信号传输线、功率回路和印制电路板三方面对集成电机进行了电磁兼容设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 集成电机系统及电磁兼容性的国内外研究现状
• 1.2.1 集成电机的研究现状
• 1.2.2 集成电机驱动系统的电磁兼容性研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 集成电机系统设计及干扰机理的分析
• 2.1 引言
• 2.2 集成电机本体的数学模型建立与性能分析
• 2.2.1 集成电机本体的数学模型建立
• 2.2.2 集成电机本体的性能分析
• 2.3 集成电机主电路方案
• 2.4 驱动器的控制结构与设计
• 2.4.1 控制器的硬件结构
• 2.4.2 控制器的软件设计
• 2.5 集成电机传导干扰产生机理及耦合路径
• 2.5.1 集成电机传导干扰产生机理
• 2.5.2 集成电机传导干扰耦合路径
• 2.5.3 共模干扰的傅里叶分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 逆变器侧传导电磁干扰分析与抑制
• 3.1 引言
• 3.2 逆变器侧传导电磁干扰分析
• 3.2.1 逆变器侧传导共模干扰产生机理
• 3.2.2 逆变器侧传导共模干扰传播路径
• 3.3 逆变器侧传导干扰的抑制方法研究
• 3.3.1 共模漏电流补偿对传导电磁干扰的抑制
• 3.3.2 Snubber 电路对传导电磁干扰的抑制
• 3.4 本章小结
• 第4章 电机侧传导电磁干扰的分析与抑制
• 4.1 引言
• 4.2 电机侧共模干扰的分析
• 4.2.1 电机侧共模干扰的产生机理
• 4.2.2 电机侧共模干扰的传播路径
• 4.3 电机侧共模干扰的抑制方法研究
• 4.3.1 共模干扰滤波器的设计
• 4.4 长导线对电机侧干扰的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 集成电机的电磁兼容设计
• 5.1 引言
• 5.2 电磁兼容性及电磁兼容设计
• 5.3 控制电路及信号传输线的电磁兼容设计
• 5.3.1 控制电路的电磁兼容设计
• 5.3.2 信号传输线的电磁兼容设计
• 5.4 功率电路的电磁兼容设计
• 5.5 PCB 的电磁兼容设计
• 5.5.1 元器件合理布局与PCB 的布线设计
• 5.5.2 滤波环节的合理设计
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢