汽车发电机电磁干扰形成机理和测试技术探究

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1、汽车发电机电磁干扰形成机理和测试技术探究摘要：发电机是汽车电源系统的重要组成部分，其电磁兼容性能对车内电器设备的正常工作状态有着重要影响。在对汽车发电机电磁干扰（EMI）形成机理进行研究的基础之上，通过搭建试验台架，对其EMI特性进行了测试和分析。本文对于汽车发电机的电磁兼容性（EMC）研究具有一定的参考意义。关键词：汽车；交流发电机；电磁干扰（EMI）；电磁兼容性；测试技术中图分类号：TM33文献标文献标志码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2011.02.00

2、2ResearchoftheElectromagneticInterferenceMechanismandTestingMethodsforAutomotiveGeneratorCaiHengl,2,DongXiaominl,LiXu2,WuCunxue2,ZhaiJianpeng2,ChenLidong2,GuoDijun2（1.CollegeofMechanicalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China；2.ChinaChan

3、g，anAutomotiveEngineeringInstitute,Chongqing401120,China）Abstract：Thegeneratorisoneofthemostimportantpartsinautomotivepowersystemanditisapotentialsourceofelectromagneticinterference(EMI)toautomotiveelectronicsub-assemblies・Basedontheresearchofthemecha

4、nismthattheautomotivegeneratorgivesrisetoEMI,thetestbenchwasestablishedandEMIcharacteristicsweretestedandanalyzed.Theworkreportedinthispaperisusefulfortheresearchonelectromagneticcompatibility(EMC)ofautomotiveACgenerators.Keywords:automobile；ACgenerat

5、or；EMI；EMC；testingmethod发电机是汽车的主要电源，其功用是在汽车正常运转时（怠速以上），向车内所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。目前国内外生产的汽车发电机的结构基本相同，都是由三相同步交流发电机和硅整流器两大部分组O首先，由于发电机定子绕组中所感应出的三相交流电，要靠硅二极管组成的整流器改变为直流电。由于发电机整流器是非线性设备，工作时会在交流侧和直流侧产生大量的干扰，而直流侧的EMI可通过公用电源线影响到整车电器系统的正常工作。其次，由于交流发电机的转子转速

6、及电气负载都在很大范围内变化，为防止发电机的输出电压发生较大变化，交流发电机都配有电压调节器。而采用断电式的电压调节器会在磁场线圈中引起频率和幅值不等的自感电动势，形成EMI。另外，发电机因电缆腐蚀、接触不良或发动机正常运转时，有意或无意地断开与蓄电池的连接，会形成发电机的抛负载瞬态现象。此时，发电机输出电压会瞬间上升，形成的脉冲电压有可能导致整车电器设备特别是电控系统ECU的误动作［1］。发电机的EMI对车内敏感电器设备/系统的正常工作和整车是否能通过EMC法规都具有重要影响。因此，对汽车发电机

7、EMI形成机理和测试技术等进行研究，对于汽车发电机EMC技术的研究，以及对于整车EMC性能的提升都具有重要意义。1EMI形成机理分析1.1整流系统EMI机理汽车用交流发电机整流器为硅二极管组成的三相全波整流电路，通过硅二极管的自然换向达到整流的目的。图1中给出了整流器等效电路。在汽车用交流发电机中,由于转子磁极呈鸟嘴形，磁场的分布近似正弦规律。由于三相绕组在定子槽中的对称绕制方式，所以在三相绕组中产生频率相同、幅度相等及相位相差120。电角度的正弦电动势、和。其表达式为式中：，为相电压有效值；为电

8、源角频率。图2给出了某汽车发电机的实测电压输出波形。把导通阶段的电压记为，换相阶段的电压记为，则发电机输出电压波形的频率为。设换相起始角为（对于用硅二级管整流的发电机即为自然换相角，），由于发电机漏抗的存在，电流不能突变，电流换相需要一段时间，叫换相重叠角，用表示[2-3]o则在整流器的一个输出电压周期内，其输出电压可计算如下[4-6]:在导通阶段（），图1中二极管D5和D4导通，整流器直流侧输出电压为：在换相阶段（），二极管DI、D5和D4都导通，相当于A、C两相间短路，短路电压