DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.35.071
2016 NO.35
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
科技资讯
电力电子装置在电动汽车应用中的问题与对策
钟丹阳
(石室中学(北湖校区) 四川成都 610052)
摘 要:电动汽车在近年来成为学界研究的热点问题,受到了各个国家的重视,电动汽车的发展已经上升成为一项国家战略,这不仅可以解决能源问题,也可以促进汽车产业的可持续发展,但是,在电动汽车的发展中,电子装置电磁兼容性是一个广泛存在的问题。电磁干扰的产生须具备干扰源、传播干扰的路径和敏感设备3个方面,只要我们降低了任何一个条件,对于电磁干扰的问题都能得到有效改善,该文主要就这一问题展开分析。关键词:电动汽车 动力电子装置 电磁兼容性中图分类号:U469.72
文献标识码:A
2.1 差模干扰
差模干扰就是在电压电流的变化通过导线传输时产生的一种形态。这种干扰的产生主要是由于使用了两根导线作为信号往返线路。在混合电动汽车的电力电子装置内采用了通过母线作为往返路线,通过母线、电池和逆变器作为往返线两条线路。所以在开关动作发生的时候,就会形成差模干扰源。2.2 共模干扰
共模干扰是电压电流变化的变化通过导线传输时产生的另外一种形态。这种干扰产生的主要是因为自身与其它设备相互交换的通信线路由两条线路组成,这两条线路一条是去的线路,一条是返回线路。2.3 辐射干扰
此种形式的干扰是因为干扰源以辐射的形式向周围空间散发能量。实验证明,在混合动力电动汽车的装置中,逆变器、整个地盘都会产生强烈的辐射,在两辆混合动力电动汽车靠近的时候,辐射强度会加强。这种情况的出现是因为逆变器中的差模干扰向周围辐射能量,同时流经地盘的共模干扰电流也在表面形成电流环路,进而产生强烈的电磁干扰。由此可见,降低辐射干扰最有效的手段就是降低差模、共模干扰的强度。
文章编号:1672-3791(2016)12(b)-0071-02
随着社会经济的发展,人们生活水平的提高,汽车的销售量日益增多。但是近年来能源危机和环境污染日益严重,影响了全球的气候,对人类的生存能力和生活质量造成了极大的威胁。而传统的汽车行业具有能源消费高、废气排放大,污染严重的特点,所以新能源节能汽车应运而生。然而在电动汽车有一个重要的干扰因素,那就是电动汽车里面的电力电子装置,它造成的干扰将会产生更为严重的后果,对环境的污染、人身或设备的伤害都是不可预估的。因此电磁兼容性研究势在必行。
.com.cn. All Rights Reserved.1 电动汽车概述
早在19世纪就已经有了电动汽车的生产,甚至一度电动汽车的销量还远远高于内燃机汽车。但是当时自动化制造能力有限,且电力设施并不是非常完善,电动汽车的制造就停止了,随后内燃机汽车逐渐普及起来。近年来,随着环境污染问题和能源匮乏问题的加重,电动汽车又逐渐兴起起来,此时又由于蓄电池、超级电容器、电子电力的技术获得了空前的发展,为电动汽车产业化打下了坚实的基础,电动汽车获得了能够与内燃机汽车相媲美的性能。在1997年,日本丰田公司生产出Prius混合动力电动汽车,使得电动汽车逐渐成为时尚。
电动汽车根据动力来源又可以分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车3种类型,这些类型的汽车都采用了电气动力系统。纯电动汽车是依靠电力电子装置把蓄电池或者超级电容器的能力转化成动力,驱动汽车的行驶;混合动力电动汽车是内燃机和蓄电池或超级电容器共同提供动力,以内燃机为主、蓄电池或超级电容器为辅;而燃料电池电动汽车主要是通过燃料电池提供能量,少量辅助能力通过蓄电池来提供,经过电力电子装置进行能力转化,提供给电机负载进行驱动。
3 系统设备兼容问题解决方案
由实验可知,电磁干扰的产生须具备干扰源、传播干扰的路径和敏感设备3个方面,只要我们降低了任何一个条件,对于电磁干扰的问题都能得到有效改善,电子设备的兼容性就能得到提高。所以我们可以通过以下两个方案进行电磁干扰问题的解决。3.1 衰减差模干扰及辐射干扰
多层功率电路板,具有三明治结构,在它的第二层和第三层布置母线电路。另外它具有对称结构、线宽布局合理,介电质厚度形成一个大小合适的耦合电容,可以吸收窜入母线的差模干扰,进一步减少由此引发额电磁辐射。3.2 衰减共模干扰及辐射干扰
我们可以采用接地电阻的方式有效衰减流向地面的共模干扰
(下转73页)
2 电力电子装置在电动汽车应用中存在的问题
电子电力装置具有强电磁性,所以它会造成一定的电磁污染。大功率的电力电子装置属于电动汽车的核心部件,由于它的强干扰性,导致汽车运行不稳定。同时在电力电子装置运行过程中,可能会对周围的电气产生干扰,影响其运行情况。
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION71
动力与电气工程
成,主要作用于整体性的监控、警告、数据通信和对信息采集、处理、保护等功能,可以在设备出现故障的第一时间进行控制,避免不必要的损失。
2016 NO.35
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
科技资讯
展,从而保证二次设备更加的稳定和可靠。在系统中主要运用2层结构进行管理(如图1所示),实现系统层和现地层的智能化发展,而一次设备依然采用传统的连接方式。这样一来,抽水蓄能电站的智能化建设水平会显著的提高,并且会进一步提升系统的性能。
2.2 一次设备的智能化
一次设备智能化是指综合监控保护、信息通信等技术于一体,实现信息流、业务流、电力流一体化的需要。确保设备系统的稳定性和实时性。一次设备的智能化可监测设备运行状态和判断故障发生的前兆。让操作人员可以提前预防,及时通知维修部门来进行合理的检修。在设备发生故障时,系统能对设备进行故障分析,对故障损坏部位和严重程度来进行科学的判断,这是一次设备智能化的重要要求。在系统网络结构里,由现地层和系统层的设备连接所组成的2层结构,慢慢发展到系统层、现地层和过程层的3层结构。运用大量的智能电子设备在抽水蓄能电站里,实现对IEC 61850 协议的全面支持,经过系统的智能化决策和其他功能应用的相互结合使电站能够自动运行。
2 实施途径
想要在抽水蓄能电站里实现智能化,是需要一次设备和二次设备一起进步才能够实现的。目前,二次设备的智能化发展明显比一次设备发展的快,所以还是需要一段时间,才能实现智能化的抽水蓄能电站,随着新型能源的开发规模越来越大,人们对所需供电量也逐渐提升,对于抽水蓄能电站的发展也应该加快脚步。
抽水蓄能电站智能化建设可以说是一项具有难度的系统工程,在建设过程中会遇到生产、运行以及维护等一些问题,其中涉及到的内容相对较多,结构复杂繁琐,对技术的要求较高。在建设过程中,应该按照统一规划进行分布管理,避免出现重复性建设。根据实际情况有阶段性的进行实施,并与未来发展水平相适应,避免造成浪费资源,应该最大化的利用资源。
以现在的情况来分析,对于智能化的传感器和开关组件来说,相关的技术程度还没有达到真正的稳定和成熟,所以,在抽水蓄能电站的智能化建设中,技术工作者将它分为两个组成部分。2.1 二次设备的智能化
目前,该阶段重点还是要放在二次智能设备、一体化数据平台和高级智能应用软件的开发和研究上面,实现二次设备通信网络化、集成标准化、数据共享化、运管一体化和业务互动化,运行最优化,决策智能化,提高抽水蓄能电站的安全、可靠和经济运行水稳定性、可靠性和实时性。
在二次设备智能化中,关于智能设备的选择至关重要,可以提高二次设备的工作效率和减少故障发生的概率。在选择设备时,尽量选择支持 IEC 61850 协议的设备,如果选择暂不支持协议的设备,就需要使用规约转换器来进行转换,再将其连接起来。
使二次设备向网络化、标准化、共享化以及一体化的方向发(上接71页)
电流,进一步减弱它引起来的电磁辐射。通常汽车只有轮胎部分接地,而我们已知共模干扰电流经逆变器散热器底座或电机轴流向地盘,这里面产生的电压对人体是最大的威胁。所以我们采取措施使散热器底座、电机外壳接地,就能有效减弱共模干扰电流。3.3 电动汽车线束走向与选材方式
实践显示,线束是影响电动汽车电磁兼容的重要因素,究其根本原因,是由于线束电缆是一种高效的辐射和接收天线。同时,线束导线平行传输距离较长,导线存在一定的互电感和电容,这很容易导致导线之间出现信号串扰问题。基于电动汽车安装空间因素的影响,往往无法保证每一个导线都保持一定的间距。一般情况下,电动汽车线束包括三种类型,为了满足退耦需求,需要控制好最小间距,电池箱连接线、电池间连线与低压导线间距不能超过0.2m。
3 结语
随着科技在进步,我国对抽水蓄能电站自动化系统智能化的研究越加深入,这使得在生产建设过程中渐渐的运用到自动化技术,而且由我国自主研发的自动化的系统技术,已经成功的在许多地方建立起抽水蓄能电站,为当地居民解决工作和生活的问题。并且在发展与建设中不断的完善其技术,相信在今后,这一项目还会向着更广阔的方向发展。
.com.cn. All Rights Reserved.平,提升网与厂之间的智能协调,实现效益的最大化。提高系统的
参考文献
[1]姜海军,王惠民,单鹏珠,等.抽水蓄能电站自动化系统智能化
发展探讨[J].水电厂自动化,2015,36(2):70-72.
[2]王德宽,张毅,刘晓波,等.农场自动化系统总体构想[J].水电
自动化与大坝监测,2011,35(1):5-9.
降低电磁干扰,加强电子装置的电磁兼容性,就能够有效提高混合型动力电动汽车的整车性能,为电动汽车的发展做出巨大的贡献。
参考文献
[1]王文伟,姜卫远,高丰岭,等.基于拓扑优化的电动汽车车身结
构概念设计[J].汽车安全与节能学报,2016(2)：182-187.[2]ThomasBitzer,JacquesAchard,AndreasPascht. New en-ergy‐saving multicarrier transceivers and theirstandardization[J]. Bell Labs Tech J,2010(2):53-58.[3]严朝勇,许均锐,张飞.电动汽车充电站运行与管理的研究和
思考[J].统计与管理,2016(5):147-148.
[4]朱学军,张逸成.电动汽车动力电力电子装置的电磁兼容性研
究现状[J].安全与电磁兼容,2009(2):81-85.
[5]A. M. Belenkii,M. Yu. Dubinskii,S. I. Kalimulina.
Factory testing‐the basis for implementing an energy-saving policy in metallurgical heat engineering[J].Metallurgist,2010(5):263-267.
4 结语
综上所述,电力电子装置的电磁干扰对于汽车的性能有着极大的影响。我们在深入研究电磁干扰的基础上,找出合理的手段
科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION73
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容