一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路及方法
【專利摘要】本發明公開了一種電動車異步電機控制器的濾波電路及方法，該濾波電路包括控制電源濾波電路、動力電源濾波電路和CAN通信總線濾波電路，控制電源濾波電路用于將輸入的弱電電源進行濾波處理后接入控制電路；動力電源濾波電路用于抑制動力輸入電源尖峰電壓，同時抑制功率回路對動力輸入電源引入的干擾；CAN通信總線濾波電路用于對通信信號的高頻電磁噪聲進行濾波以及靜電保護；該方法可有效提高各功能單元的電磁兼容能力，可將電壓尖峰在吸收的同時被消耗掉，提高濾波器件的可靠性，還可抑制電壓尖峰對后級功率器件造成損害，有效抑制功率回路對強電電源引入的傳導騷擾；電路結構簡單，電磁兼容方案簡單、可靠性高，成本低。
【專利說明】—種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路及方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及到濾波技術，特別是涉及到一種電動車異步電機控制器的濾波電路及方法。

【背景技術】
[0002]電動車用電機驅動控制器作為電動汽車的核心零部件之一，在滿足功能和性能要求的同時，還必須具有安全、可靠、穩定運行的特點。電動車上車載電氣設備多，并且與傳統內燃機汽車不同之處在于，電動車是屬于強電的應用場合，這些應用導致電動車上強弱電耦合存在，車上電磁環境復雜。所以電氣設備的電磁兼容能力顯得尤為重要，尤其是針對于車用電機控制器而言，作為電動車的動力設備，其電磁兼容能力不僅是車用電機驅動控制器可靠運行的前提，更是電動車安全運行的保證。所以，對電動車用電機驅動控制器進行電磁兼容設計就尤為重要。
[0003]電動車用電機驅動控制器是一個集合了動力電源、控制電源以及CAN總線通信于一體的電氣設備。控制電源為控制電路進行供電，當控制電源受到干擾，會造成控制電路的不正常工作，控制電源中含有的尖峰電壓甚至會造成控制電路中芯片的毀壞，導致車用電機控制器設備損壞，甚至造成其他車載設備的不正常工作，危及電動車的行車安全；車用電機驅動控制器的CAN通信總線用于接收來自于其他車載設備的指令以及向總線傳遞自己當前狀態，當信號受到干擾，指令會被解析錯誤，在設備運行過程中，錯誤的指令造成控制錯誤，尤其是當電動車輛在高速運行時，控制錯誤將嚴重危及行車安全以及造成人身傷害；同樣的，動力電源中帶有的尖峰毛刺將會造成功率器件的不可恢復傷害，導致設備損壞。目前，由于電動車處于初步階段，對車用電機驅動控制器的電磁兼容設計還沒有很完備的解決方案。


【發明內容】

[0004]本發明旨在提供一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路及方法，規避電磁干擾對車用電機驅動控制器造成的不良影響以及車用電機驅動控制器本身帶來的傳導干擾，通過對控制電源、動力電源和CAN總線進行針對性的濾波設計，提高車用電機驅動控制器的電磁兼容能力，使其安全可靠的運行。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于包括:
控制電源濾波電路，一端接入控制電源的輸入，另一端連接至控制電路的電源輸入接口，所述控制電源濾波電路用于將輸入的弱電電源進行濾波處理后接入控制電路，可以抑制弱電電源的尖峰電壓，濾除毛刺和噪聲，靜電保護，并抑制控制電路對輸入電源帶來的傳導騷擾；
動力電源濾波電路，一端接入于動力電源的輸入，另一端連接至功率回路的動力電源輸入端，所述動力電源濾波電路用于抑制動力輸入電源尖峰電壓，同時抑制功率回路對動力輸入電源引入的干擾；
CAN通信總線濾波電路，一端接入外部的CAN總線，另一端通過CAN接口與控制電路連接，所述CAN通信總線濾波電路用于對通信信號的高頻電磁噪聲進行濾波以及靜電保護。
[0006]所述控制電源濾波電路包括TVS管(瞬變電壓抑制二極管)、壓敏電阻、X電容、共模扼流圈以及EMI濾波器(電磁干擾濾波器)。此處的X電容、共模扼流圈和EMI濾波器組合實現對共模信號和差模信號的抑制，其截至頻率分別表示為:
共模信號截至頻率:

【權利要求】
1.一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于包括: 控制電源濾波電路，一端接入控制電源的輸入，另一端連接至控制電路的電源輸入接口，所述控制電源濾波電路用于將輸入的弱電電源進行濾波處理后接入控制電路，可以抑制弱電電源的尖峰電壓，濾除毛刺和噪聲，靜電保護，并抑制控制電路對輸入電源帶來的傳導騷擾； 動力電源濾波電路，一端接入于動力電源的輸入，另一端連接至功率回路的動力電源輸入端，所述動力電源濾波電路用于抑制動力輸入電源尖峰電壓，同時抑制功率回路對動力輸入電源引入的干擾； CAN通信總線濾波電路，一端接入外部的CAN總線，另一端通過CAN接口與控制電路連接，所述CAN通信總線濾波電路用于對通信信號的高頻電磁噪聲進行濾波以及靜電保護。
2.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:所述控制電源濾波電路包括TVS管、壓敏電阻、X電容、共模扼流圈以及EMI濾波器；所述X電容、共模扼流圈和EMI濾波器組合實現對共模信號和差模信號的抑制，其截至頻率分別表示為:
f — 1 共模信號截至頻率,, U7~T~~ 差樹H 號觀步牌:“+LdXC1 +Crf) 上述公式中，^為共模扼流圈的電感量，為EMI濾波器的電感量，Cji為EMI濾波器的X電容值，cw為EMI濾波器的Y電容值，Q為X電容的電容值。
3.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:控制電源接入控制電源濾波電路后，TVS管、壓敏電阻和X電容均依次跨接在控制電源輸入的正負極，然后接入共模扼流圈的輸入側，共模扼流圈的輸出側接入EMI濾波器的輸入側，最后接入控制電路的電源端口。
4.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:所述動力電源濾波電路包括功率電阻、X電容以及Y電容，動力電源接入后，跨接功率電阻，跨接的功率電阻起到泄放電阻的作用，以保證斷電后控制器能快速的將剩余的強電消耗，X電容跨接于強電的正負極兩端，Y電容的一端分別于正極與負極連接，Y電容的另一端接控制器機殼；x電容和Y電容除了吸收尖峰電壓的功能外，同時具有抑制主回路對動力電源引入的干擾，其抑制的原理表現為:
f—- , I 共模信號截至頻率:2π L 2c^cfi
'卜 +Cr2 差模信號截至頻率=g-上述公式中，Lkm為功率回路的雜散電感，C1為X電容的電容值，Cyl和Cf2為所選Y電容的容值。
5.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:所述CAN通信總線濾波電路包括TVS管、穿心電容器以及π型濾波器；所述π型濾波器指π型LC型濾波網絡，其截止頻率為:
外部的CAN總線的兩端跨接TVS管，然后CAN總線的兩端分別接入穿心電容器，再連接η型濾波器，η型濾波器再連接到控制電路的總線接入端；所述穿心電容器的地端接控制器的機殼。
6.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:在控制電源濾波電路中:TVS管的選擇原則:額定的瞬時峰值脈沖電流/#，最大鉗位電壓值&，則瞬時脈沖功率^.— *^κρ ; 壓敏電阻的選型主要根據其壓敏電壓和功率進行選型； 根據具體的應用環境和相關的電磁兼容標準，確定共模信號和差模信號的截止頻率，當已知共模信號和差模信號的截止頻率時，X電容根據經驗進行選擇，根據不同的電壓選擇不同的X電容類型； EMI濾波器內部Y電容確定原則:
其中冬力對地漏電流，一般桑為0.15mA, Vm為電源電壓，/,電源開關頻率； 當Y電容值確定，則電感和EMI濾波器的X電容設計如下:
根據經驗公式,共模扼流圈電感和EMI電感的值。
7.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:在動力電源濾波電路中: 功率電阻的選擇根據母線電壓的最大值進行選擇； 根據具體的開關頻率和相關電磁兼容標準，確定共模和差模信號的截止頻率，當已知共模和差模信號的截止頻率時，X電容和Y電容的計算原則如下:
上式中，Loss為功率回路的雜散電感，其具體的值根據電力電子仿真和實際功率回路結構進行確定。
8.根據權利要求1所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路，其特征在于:在CAN通信總線濾波電路中: TVS管的選擇原則:額定的瞬時峰值脈沖電流Ipp，最大鉗位電壓值Vc，則瞬時脈沖功率的表達式為pm=Vc*Ipp;穿心電容器和η型濾波器網絡中LC參數的確定都是采用經驗值。
9.與權利要求1-8中任意一項所述的一種電動車異步電機驅動控制器的濾波電路對應的濾波方法，其特征在于: 控制電源接入控制電源濾波電路后，TVS管用于吸收電壓尖峰、靜電放電、群脈沖以及浪涌電壓的能量，保證后級電路不被影響，壓敏電阻作為TVS管吸收的能量的泄放通道，然后控制電源接入到由X電容、共模扼流圈和EMI濾波器構成的電路，通過該電路對輸入的控制電源進行濾波，同時防止控制電路的傳導騷擾； 動力電源接入動力電源濾波電路后，動力電源的正負極兩端跨接功率電阻和X電容；當控制器斷電后，功率電阻用于快速泄放剩余的強電，X電容用于吸收動力電源輸入帶來的尖峰電壓，保護后級功率器件的安全；同時，X電容和Y電容的組合電路用于抑制功率回路給動力電源引入的傳導騷擾； 外部的CAN總線接入CAN通信總線濾波電路后，跨接的TVS管用于保護靜電，接入的穿心電容器用于抑制高頻電磁噪聲，接入的π型濾波器用于抑制CAN通信總線上的耦合電磁干擾。
【文檔編號】H02M1/14GK104135142SQ201410365068
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】伍澤東, 任亞輝, 況明偉, 舒軍, 鄭剛 申請人:中國東方電氣集團有限公司