摘 "要：采用270V直流配電的多電飛機系統(tǒng)中電力電子設(shè)備眾多，單一設(shè)備的傳導(dǎo)電磁干擾很容易影響其他設(shè)備。為了探究復(fù)雜工況下設(shè)備間的傳導(dǎo)電磁干擾交互作用機理，以DC/DC變換器、DC/AC逆變器和電機及其驅(qū)動器三種典型設(shè)備為研究對象進行研究。首先，對典型設(shè)備依據(jù)功能劃分不同的運行工況。然后，分別建立了各設(shè)備的高頻等效模型，在此基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)的高頻等效模型。根據(jù)不同運行工況，分別研究設(shè)備間的電磁干擾交互作用機理。研究發(fā)現(xiàn)，設(shè)備間的電磁干擾交互作用既體現(xiàn)在干擾源的增加，又體現(xiàn)在新傳導(dǎo)路徑的引入，新傳導(dǎo)路徑會造成新的諧振問題。最后，仿真和實驗結(jié)果表明，基于設(shè)備間電磁干擾交互作用機理搭建的仿真模型對諧振尖峰幅值的預(yù)測結(jié)果與實驗誤差在5dBμV以內(nèi)，模型符合度很好，證明了機理分析和建模的正確性。

關(guān)鍵詞：多電飛機系統(tǒng)；設(shè)備間電磁干擾；高頻等效模型；干擾源等效；直流供電系統(tǒng)；電磁兼容

DOI：10.15938/j.emc.2024.07

中圖分類號：TM85 " " " " " " 文獻標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：1007 -449X（2017）00-0000-00（編輯填寫）

Interaction mechanism analysis and modeling of conducted electromagnetic interference interaction in multi-electric aircraft system

XU Yiming1， DUAN Jiandong1， SUN Hongpeng2， ZHANG Tao2， ZHANG Gang1

（1. School of Electrical Engineering amp; Automation， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China;

2. Shenyang Aircraft Design and Research Institute， AVIC， Shenyang 110035， China）

Abstract： There are many power electronic devices in the multi-electric aircraft system with 270 V DC power distribution， and the conducted electromagnetic interference of a single device can easily affect other devices. In order to explore the mechanism of conducted electromagnetic interference interaction between devices under complex working conditions， three typical devices of DC / DC converter， DC / AC inverter and motor and its driver are studied. Firstly， the typical equipment is divided into different operating conditions according to the function. Then， the high frequency equivalent model of each equipment is established respectively， and the high frequency equivalent model of the system is established on this basis. According to different operating conditions， the electromagnetic interference interaction mechanism between equipment is studied respectively. It is found that the electromagnetic interference interaction between devices is not only reflected in the increase of interference sources， but also in the introduction of new conduction paths， which will cause new resonance problems. Finally， the simulation and experimental results show that the prediction results of the resonance peak amplitude of the simulation model based on the electromagnetic interference interaction mechanism between devices are within 5dBμV， and the model is in good agreement with the experimental results， which proves the correctness of the mechanism analysis and modeling.

Keywords： multi-electric aircraft system; electromagnetic interference between devices; high frequency equivalent model; equivalent interference source; DC power system; electromagnetic compatibility

0 引 "言

多電飛機系統(tǒng)采用270V高壓直流配電，具有線路損耗小、重量輕且無需考慮無功補償?shù)葍?yōu)點[1-3]。但與此同時，大量功率開關(guān)器件和非線性大功率負載工作時會產(chǎn)生電流畸變和諧波等，造成嚴(yán)重的傳導(dǎo)電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）問題[4]。考慮到飛機重量要求，很多設(shè)備采用的EMI濾波器較小，這種情況下即使各臺設(shè)備的EMI在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)之下，組成系統(tǒng)時，整機仍然可能出現(xiàn)干擾超標(biāo)的問題；甚至各設(shè)備自身的傳導(dǎo)電磁干擾特性發(fā)生改變，傳導(dǎo)EMI產(chǎn)生新的諧振峰，過高的EMI可能會對敏感設(shè)備產(chǎn)生影響，如武器系統(tǒng)誤發(fā)射、生命保障系統(tǒng)失效等，嚴(yán)重的EMI問題可能造成機毀人亡的事故[5-7]。因此，研究多電飛機系統(tǒng)設(shè)備間EMI交互作用機理具有重要的意義。

目前，學(xué)者對EMI機理分析和建模方法進行了廣泛的研究。文獻[8-10]針對常見DC/DC變換器拓撲，研究DC/DC變換器的傳導(dǎo)EMI機理，并對關(guān)鍵高頻參數(shù)進行建模提取。文獻[11-13]研究變換器中變壓器對傳導(dǎo)EMI的影響，提出了最小傳導(dǎo)電磁干擾下變壓器的設(shè)計原則。文獻[14]研究了逆變器的EMI問題，分析了逆變器在不同運行工況及不同負載下的EMI問題。文獻[15-17]研究了電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的EMI問題，闡明了系統(tǒng)的干擾機理。建立了永磁同步電機、整流器和逆變器等的高頻等效模型，并使用阻抗網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)合等效模型，擬合得到相關(guān)高頻寄生參數(shù)，將參數(shù)帶入仿真模型，仿真結(jié)果與實測結(jié)果符合度很高。文獻[18]以不間斷電源為例對多級變換器的EMI機理進行研究，分析了不同工況下不間斷電源中串接的逆變器和整流器的EMI問題。文獻[19]以陸地上兩臺逆變器為例，分析了運行和停機等工況中設(shè)備間EMI交互作用的機理，并提出采用散熱片浮地來抑制設(shè)備間的傳導(dǎo)電磁干擾的方法。文獻[20]以機載電力電子變換設(shè)備為研究對象，分析了對通信設(shè)備的干擾，并在實際系統(tǒng)中測試到了該影響，最后提出了加強屏蔽的改進措施。

綜上，現(xiàn)有研究主要是針對陸地單一供電設(shè)備的EMI機理和建模方法展開研究，很少涉及到多電飛機系統(tǒng)多設(shè)備間的傳導(dǎo)電磁干擾研究，缺乏相應(yīng)系統(tǒng)級的傳導(dǎo)EMI機理分析和建模方法。因此，本文以多電飛機270V高壓直流配電系統(tǒng)中的DC/DC變換器、DC/AC逆變器和電機及其驅(qū)動器為研究對象，研究各設(shè)備在不同工況下的運行特點，分析各設(shè)備間的EMI交互作用機理。對各典型設(shè)備進行建模，提取各設(shè)備的高頻寄生參數(shù)，搭建多電飛機系統(tǒng)仿真模型，最后進行實驗驗證，仿真和實驗結(jié)果證明了理論分析的正確性。

1 多電飛機系統(tǒng)及各設(shè)備運行工況

1.1 多電飛機系統(tǒng)簡述

在圖1所示的多電飛機系統(tǒng)中，DC/AC逆變器通常與雷達設(shè)備相連，供油泵是典型的電機及其驅(qū)動器設(shè)備，DC/DC變換器將270V降成28V供航行燈使用，各設(shè)備分別經(jīng)開關(guān)K1、K2和K3連接到270V直流母線。系統(tǒng)正常工作時，開關(guān)閉合，各設(shè)備掛載到直流母線上，稱為掛網(wǎng)；若開關(guān)斷開，各設(shè)備從系統(tǒng)中脫離，稱為脫網(wǎng)。這些設(shè)備在飛機正常飛行過程中并不是一直處于運行狀態(tài)，常常處于掛網(wǎng)停機狀態(tài)，掛網(wǎng)停機設(shè)備仍可能會對運行的設(shè)備產(chǎn)生干擾，因此研究設(shè)備間電磁干擾交互作用具有重要的意義。

1.2 各設(shè)備運行工況

在圖1所示的多電飛機系統(tǒng)中，對單個掛網(wǎng)設(shè)備有運行和停機兩種工況，對整個系統(tǒng)有8種運行工況，系統(tǒng)中各設(shè)備都停機時不存在干擾，其余7種工況如表1所示。

本文研究思路為：在斷路器K1、K2、K3閉合的前提下，先研究單個設(shè)備運行時EMI交互干擾情況，然后推廣到研究三個設(shè)備同時運行情況下的EMI交互干擾情況。

表1中所示工況可以分為二大類，第一類是系統(tǒng)中存在掛網(wǎng)停機設(shè)備，如：工況1、工況2、工況3、工況4、工況5和工況6；第二類是系統(tǒng)中不存在掛網(wǎng)停機設(shè)備，如：工況7。為充分說明系統(tǒng)中敏感設(shè)備與掛網(wǎng)停機設(shè)備和掛網(wǎng)運行設(shè)備之間不同的干擾交互作用機理，后文第3節(jié)分析將選取第一大類中的兩種工況4和工況2，第二大類工況只有一種，選取工況7，同大類工況中的其他工況分析方法相似。

2 典型設(shè)備電磁干擾建模

對圖1中展示的典型設(shè)備分別建立高頻干擾模型，最后將各個設(shè)備的高頻模型組合，得到系統(tǒng)級高頻干擾模型。典型設(shè)備中的關(guān)鍵元器件，如線纜、電感、電容、IGBT和變壓器等，采用對應(yīng)的高頻模型建模，忽略匯流排等器件的高頻寄生效應(yīng)。共模扼流圈雖然會在一定程度上抑制設(shè)備自身的傳導(dǎo)電磁干擾，但多個設(shè)備組成系統(tǒng)時，設(shè)備間的交互干擾作用會改變設(shè)備自身的傳導(dǎo)電磁干擾特性，為了更加清晰展示這種影響，考慮將共模扼流圈省略；此外，本文著重研究設(shè)備間電磁干擾交互作用機理，即分析交互干擾的干擾源和傳導(dǎo)路徑。共模扼流圈的作用是抑制電路中共模干擾，但不會改變干擾的基本傳導(dǎo)路徑，為簡化分析過程，將其省略，得到典型設(shè)備的EMI傳導(dǎo)路徑模型。電磁干擾源的建模是基于等效替代原理，具體方法是將橋臂下管以及附屬支路用等效的電壓源來代替[21]。

2.1 DC/DC變換器模型

將實際存在的如線纜寄生參數(shù)、母線電容寄生參數(shù)、變壓器寄生參數(shù)和濾波器寄生參數(shù)等高頻參數(shù)納入到模型中，得到的獨立運行的DC/DC變換器高頻電磁干擾模型，如圖2所示。在實際系統(tǒng)中，不同器件寄生參數(shù)的數(shù)量級往往相差較大，根據(jù)參考文獻[22]，對部分寄生參數(shù)進行忽略處理，得到DC/DC變換器高頻簡化模型，如圖3所示。

圖2中：ZGRID是兩個LISN的共模（common mode，CM）阻抗、LDCcab1為輸入線路電感，DC/DC直流斬波器的橋臂上管的集電極對地電容為CC1、橋臂下管的發(fā)射極對地電容為CE1、橋臂中點對地電容為CO1，Zc1為變壓器耦合阻抗、ZT1為變壓器繞組阻抗、CD1為整流二極管對地電容、ZDCfilt1為濾波器等效阻抗、LDCcab11為輸出線路電感、ZDCload為負載等效阻抗。

由圖3所示的高頻簡化模型可以得到DC/DC變換器等效電路模型，如圖4所示，根據(jù)等效電路可以推導(dǎo)出DC/DC變換器獨立運行時直流側(cè)的CM電流，如式（1）。

式（1）中：ZDCLcab1為輸入線路阻抗、ZDCCcab1為輸入線路對地阻抗、DC/DC直流斬波器的橋臂上管的集電極對地阻抗為ZC1、橋臂下管的發(fā)射極對地阻抗為ZE1、橋臂中點對地阻抗為ZO1、ZD1為整流二極管對地阻抗、ZDCcab11為輸出線路阻抗。

； （1）

。 （2）

2.2 電機及其驅(qū)動器模型

圖5為獨立運行的電機及其驅(qū)動器的高頻電磁干擾模型，其大多數(shù)器件的高頻參數(shù)建模與上文DC/DC變換器相同，不再贅述。參考文獻[23]，建立永磁同步電機高頻模型，對電路中的部分寄生參數(shù)進行忽略處理，得到圖6所示的高頻簡化模型。

圖5中：LDCcab2為輸入線路電感、電機驅(qū)動器內(nèi)部為三個IGBT橋臂，其中每個橋臂上管的集電極對地電容CC2、橋臂下管的發(fā)射極對地電容CE2、橋臂中點對地電容為CO2、LACcab2為輸出線路電感。

由圖6所示的高頻簡化模型可以得到電機及其驅(qū)動器等效電路，由圖7所示，根據(jù)等效電路可以推導(dǎo)出電機及其驅(qū)動器獨立運行時直流側(cè)的CM電流，如式（3）。

圖7 "獨立運行的電機及其驅(qū)動器等效電路模型

Fig. 7 "Equivalent circuit model of independent motor and its driver

式（3）中：ZDCLcab2為輸入線路阻抗、ZDCCcab2為輸入線路對地阻抗、電機驅(qū)動器中每個橋臂上管的集電極對地阻抗為ZC2、橋臂下管的發(fā)射極對地阻抗為ZE2、橋臂中點對地阻抗為ZO2、ZACcab2為輸出線路阻抗、ZPMSM為永磁同步電機等效阻抗。

； （3）

。 （4）

2.3 DC/AC逆變器模型

圖8和圖9分別為獨立運行的DC/AC變換器的高頻電磁干擾模型和高頻簡化模型。

圖9中，LDCcab3為輸入線路電感、DC/AC逆變器內(nèi)部為兩個IGBT橋臂，其中各個橋臂上管的集電極對地電容為CC3、橋臂下管的發(fā)射極對地電容為CE3、橋臂中點對地電容為CO3、Zc3為變壓器耦合阻抗、ZT3為變壓器繞組阻抗、ZACfilt3為濾波器等效阻抗、LACcab3為輸出線路電感、ZAC3為負載等效阻抗。

由圖9所示的高頻簡化模型可以得到圖10所示的DC/AC逆變器等效電路，根據(jù)等效電路可以推導(dǎo)出DC/AC逆變器獨立運行時直流側(cè)的CM電流，如式（5）：

式（5）中：ZDCLcab3為輸入線路阻抗、ZDCCcab3為輸入線路對地阻抗、DC/AC逆變器中單個橋臂上管的集電極對地阻抗為ZC3、橋臂下管的發(fā)射極對地阻抗為ZE3、橋臂中點對地阻抗為ZO3、ZACcab3為輸出線路電感。

； （5）

。 （6）

2.4 系統(tǒng)級電磁干擾模型

將各設(shè)備獨立運行時的高頻簡化模型組合，得到本文研究的多電飛機系統(tǒng)的高頻簡化模型，如圖11所示。

3 多電飛機系統(tǒng)設(shè)備間電磁干擾交互作用機理分析

3.1 工況4

首先，對圖12所示的高頻簡化模型進一步處理，得到工況4的系統(tǒng)等效電路模型，如圖13所示。由圖13可知，DC/DC變換器的干擾電流傳導(dǎo)路徑受電機及其驅(qū)動器和DC/AC逆變器的影響。電機及其驅(qū)動器和DC/AC逆變器停機，自身對外不會產(chǎn)生干擾，但由于設(shè)備掛載在270V直流母線上，設(shè)備中的IGBT橋臂會為DC/DC變換器的干擾電流形成新的傳導(dǎo)路徑。具體為IGBT橋臂上管對地電容3CC2和2CC3、IGBT橋臂下管對地電容3CE2和2CE3、以及線路電感LDCcab2/2和LDCcab3/2等。為研究方便，將新增加的傳導(dǎo)路徑進行合并，則新路徑的阻抗為：

。 （7）

式中：ZBUS2=3ZC2+3ZE2+2ZDCCcab2、ZBUS3=2ZC3+ 2ZE3+2ZDCCcab3。

此時的CM電流 可以表示為式（8）。對比式（3）和式（8），掛網(wǎng)停機的電機及其驅(qū)動器和DC/AC變換器改變了DC/DC變換器傳導(dǎo)電磁干擾路徑。結(jié)合圖12和圖13對式（8）進行分析，可知新傳導(dǎo)路徑中的LDCcab2/2、LDCcab3/2、CE2、CE3、CC2和CC3等一般都很小。低頻段，ZDC2，3主要表現(xiàn)為較大的感性阻抗，由于ZDC2，3與LISN阻抗ZGRID并聯(lián)，考慮到ZGRID僅為25Ω，故新增加的干擾路徑不會對DC/DC變換器的傳導(dǎo)電磁干擾產(chǎn)生明顯影響。只有隨著頻率增加，新增加傳導(dǎo)路徑的阻抗ZDC2，3接近25Ω時，才會對DC/DC變換器的傳導(dǎo)電磁干擾產(chǎn)生較為明顯的影響。當(dāng)頻率較高時，考慮到變壓器影響，Zc1+ZT1會是一個較大的值，故受交流輸出側(cè)影響較小，而CDCcab11、CIGBT1和CO1等相對較小，新傳導(dǎo)路徑ZDC2，3會加重傳導(dǎo)干擾。

。（8）

圖14為DC/DC變換器在工況4與獨立運行時的傳導(dǎo)干擾對比仿真波形圖，由圖可知，整個頻段內(nèi)工況4時的干擾幅值和獨立運行時的干擾幅值差異不同，低頻段幅值差異相對較小，干擾曲線幾乎重合；高頻段差異相對明顯，最大差異可達8dBμV。

3.2 工況2

參考工況4的分析過程，對圖15所示的高頻簡化模型進行處理，得到工況2的系統(tǒng)等效電路模型，如圖16所示。新增加的傳導(dǎo)路徑具體為DC/DC變換器和DC/AC變換器中橋臂上管對地電容CC1和2CC3、橋臂下管對地電容CE1和2CE3、以及線路寄生電感LDCcab1/2和LDCcab3/2。為了研究方便，將新增加的傳導(dǎo)路徑進行合并，則新路徑的阻抗為：

。 （9）

式中：ZBUS1=ZC1+ZE1+2ZDCCcab1、ZBUS3=2ZC3+ 2ZE3+2ZDCCcab3。

此時的CM電流 可以表示為式（10）。與工況4同理，對比式（5）和（10），發(fā)現(xiàn)掛網(wǎng)停機的DC/DC變換器和DC/AC變換器改變了電機及其驅(qū)動器傳導(dǎo)電磁干擾路徑。結(jié)合圖15和圖16對公式（10）進行分析，可知新的傳導(dǎo)路徑中的LDCcab1/2、LDCcab3/2、CE1、CE3、CC1和CC3等一般都很小。在低頻段，ZDC1，3主要表現(xiàn)為較大的感性阻抗，由于ZDC1，3與LISN阻抗ZGRID并聯(lián)，考慮到ZGRID僅為25Ω，故新增加的干擾路徑不會對DC/DC變換器的傳導(dǎo)電磁干擾產(chǎn)生明顯影響。只有隨著頻率增加，新增加傳導(dǎo)路徑的阻抗ZDC1，3接近25Ω時，才會對DC/DC變換器的傳導(dǎo)電磁干擾產(chǎn)生較為明顯的影響。

圖17為電機及其驅(qū)動器在工況2與獨立運行時的傳導(dǎo)干擾對比仿真波形圖，由圖可知，整個頻段內(nèi)工況2時的干擾幅值比獨立運行時的干擾幅值要高，但各個頻段的幅值差異不同，低頻段幅值差異相對較小，高頻段差異明顯。

3.3 工況7

參考上述分析過程，對圖18所示的高頻簡化模型進行處理，得到工況7的系統(tǒng)等效電路模型，如圖19所示。對圖19所示的等效電路模型進一步分析，分別計算DC/DC變換器、電機及其驅(qū)動器、DC/AC逆變器在DC/DC變換器直流側(cè)產(chǎn)生的CM電流，然后運用疊加定理得到總的CM電流為：

。 " "（11）

工況7系統(tǒng)的等效電路較為復(fù)雜，直接分析困難，可以對無干擾源作用的設(shè)備簡化，得到該設(shè)備總的阻抗。其計算結(jié)果如下：

； （12）

；（13）

； （14）

。 （15）

上式中：Z1、Z2和Z3分別為DC/DC變換器、電機及其驅(qū)動器和DC/AC逆變器等效CM阻抗； 、 和 分別為僅考慮DC/DC變換器干擾源VCM1、電機及其驅(qū)動器干擾源VCM2和DC/AC逆變器干擾源VCM3時在DC/DC變換器輸入側(cè)產(chǎn)生的干擾電流。

相比工況4，工況7中掛網(wǎng)運行的DC/AC變換器和電機及其驅(qū)動器對DC/DC變換器的影響主要體現(xiàn)在如下兩個方面：

1）DC/DC變換器的干擾電流傳導(dǎo)路徑變得更加復(fù)雜。分析DC/DC變換器中干擾源VCM1影響時，令VCM2和VCM3為0，得到圖20（a）所示的等效電路模型。對比工況4時的圖13，工況7中運行的DC/AC逆變器和電機及其驅(qū)動器會額外引入CO2、CO3、變壓器等效阻抗Zc3+ZT3、以及ZPMSM等。由于ZGRID為25Ω，當(dāng)頻率較低時，Z2和Z3的阻抗會遠大于25Ω，此時起主要作用的是ZGRID，Z2和Z3的影響較小。當(dāng)頻率較高時，Z2和Z3的并聯(lián)阻抗接近或小于25Ω時，Z2和Z3才會對 產(chǎn)生明顯影響，由于Z2中包含永磁同步電機等效阻抗ZPMSM，永磁同步電機是一個復(fù)雜的干擾系統(tǒng)，因此高頻時干擾情況復(fù)雜。

2）干擾源VCM2和VCM3會在DC/DC變換器的直流側(cè)產(chǎn)生干擾電流。分析干擾源VCM2影響，令VCM1和VCM3為0，得到圖20（b）所示的等效電路模型。由圖可知，干擾源VCM2的影響范圍包括DC/DC變換器，會在DC/DC變換器的直流側(cè)產(chǎn)生大小為的 干擾，從而對DC/DC變換器產(chǎn)生影響。

同理，干擾源VCM3也會在DC/DC變換直流側(cè)產(chǎn)生大小為 的干擾。 和 對DC/DC變換器的具體影響將由其大小決定：若 或者 ，此時，DC/DC變換器自身產(chǎn)生的干擾為主要干擾，干擾源VCM2和VCM3產(chǎn)生的干擾將不會嚴(yán)重影響到DC/DC變換器；若 或者 ，此時，干擾源VCM2和VCM3產(chǎn)生的干擾都大于DC/DC變換器自身產(chǎn)生的干擾，則干擾源VCM2和VCM3產(chǎn)生的干擾將會嚴(yán)重影響到DC/DC變換器，影響程度視 和 大小而定；若 或者 ，此時，干擾源VCM2和VCM3產(chǎn)生的干擾至少有一個大于DC/DC變換器自身產(chǎn)生的干擾，則干擾源VCM2和VCM3產(chǎn)生的干擾將會影響到DC/DC變換器，影響程度視 和 大小而定。

綜上，從干擾傳導(dǎo)路徑和干擾源兩個部分，對工況7的電磁干擾交互作用機理進行分析。相比工況2和工況4中掛網(wǎng)停機設(shè)備，工況7中掛網(wǎng)運行設(shè)備，除了仍然會引入新的傳導(dǎo)路徑外，還會引入新的干擾源，新引入的干擾源對于DC/DC變換器的影響將由 、 和 大小確定。

圖21為工況7與各設(shè)備單獨運行時的傳導(dǎo)干擾對比仿真波形圖，由圖可知，工況7整系統(tǒng)運行時的干擾波形并非各設(shè)備獨立運行時波形的簡單累加，0.1～2.8MHz頻段總的干擾波形與PMSM單獨運行的干擾波形較為形似，也即在此頻段內(nèi)電機及其驅(qū)動器是主要的干擾源；2.8MHz以后總的干擾波形近似為在DC/DC單獨運行時波形為基波基礎(chǔ)上的疊加，即此時系統(tǒng)受DC/DC變換器干擾影響較大。此外，在8MHz頻率附近出現(xiàn)了幅值為68dBμV的諧振尖峰，這是由于干擾傳導(dǎo)路徑改變造成共模阻抗的改變，進而引發(fā)新的諧振尖峰，仿真結(jié)果驗證了上述機理分析過程的合理性，進而證明了本文提出的關(guān)于多電飛機系統(tǒng)設(shè)備間交互電磁干擾作用機理分析的正確性。

4 實驗驗證

多電飛機系統(tǒng)實驗平臺如圖22所示，主要包含DC/DC變換器、DC/AC逆變器、電機及其驅(qū)動器、LISN、頻譜分析儀和斷路器箱等。實驗中270V直流電經(jīng)同步發(fā)電機整流濾波產(chǎn)生，且實驗過程中電壓保持穩(wěn)定。

使用阻抗分析儀對各設(shè)備的母線電容、IGBT對地電容和線纜阻抗等參數(shù)進行測量，可以得到相關(guān)設(shè)備的阻抗特性曲線，參考[22]和[23]等文獻的寄生參數(shù)提取方法，再使用最小二乘法進行曲線擬合，即得到各設(shè)備的高頻等效參數(shù)如表2所示。

圖23為系統(tǒng)各設(shè)備同時運行與各設(shè)備單獨運行時的傳導(dǎo)干擾對比波形圖，由圖可知，系統(tǒng)各設(shè)備同時運行時的干擾波形并非各設(shè)備獨立運行時波形的簡單累加，在低于3MHz頻率時，系統(tǒng)總的干擾波形與PMSM單獨運行的干擾波形較為形似，也即在此頻段系統(tǒng)受電機及其驅(qū)動器干擾影響較大；高于3MHz頻率時的波形變化較為復(fù)雜，首先，受各設(shè)備間干擾交互作用影響，整系統(tǒng)運行時的諧振頻率相較各設(shè)備單獨運行時的諧振頻率會降低；其次，整系統(tǒng)運行時的諧振幅值相較各設(shè)備單獨運行時的諧振幅值會提高，且在8MHz頻率附近出現(xiàn)幅值為64dBμV的新諧振尖峰。

上述現(xiàn)象主要是因為設(shè)備間的高頻寄生參數(shù)相互影響，改變各設(shè)備的傳導(dǎo)干擾路徑，進而改變系統(tǒng)的傳導(dǎo)干擾電流。0.1MHz～3MHz頻段的干擾變化趨勢以及8MHz頻率附近新產(chǎn)生的諧振尖峰預(yù)測誤差僅為4dBμV等皆表明，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果相吻合，驗證了多電飛機系統(tǒng)電磁干擾建模的合理性和正確性，進而證明了本文提出的關(guān)于多電飛機系統(tǒng)設(shè)備間交互電磁干擾作用機理分析的正確性。

5 結(jié)論

本文針對多電飛機系統(tǒng)中的DC/DC變換器、DC/AC逆變器和電機及其驅(qū)動器三種典型設(shè)備，從干擾源和干擾傳導(dǎo)路徑角度，分析了掛網(wǎng)運行與停機等復(fù)雜工況下各設(shè)備間的EMI交互作用機理。最后，通過仿真和實驗，驗證了機理分析的正確性。本文得出以下結(jié)論：

1）多電飛機系統(tǒng)各設(shè)備間傳導(dǎo)電磁干擾交互作用嚴(yán)重，掛網(wǎng)中的設(shè)備不再是孤立的運行單元，設(shè)備中的高頻干擾源除影響自身外，還會對系統(tǒng)中的其他設(shè)備產(chǎn)生影響。仿真和實驗皆表明，掛網(wǎng)運行的電機及其驅(qū)動器會在0.1MHz～3MHz頻段產(chǎn)生較嚴(yán)重干擾。因此，對敏感設(shè)備的傳導(dǎo)電磁干擾分析應(yīng)充分考慮系統(tǒng)中其他設(shè)備的高頻干擾源影響，尤其是考慮電機及其驅(qū)動器設(shè)備的影響。

2）設(shè)備間的電磁干擾交互作用既體現(xiàn)在干擾源的增加，又體現(xiàn)在新傳導(dǎo)路徑的引入，新引入的傳導(dǎo)路徑通常在不同頻段展現(xiàn)出不同的特性，進一步使設(shè)備的傳導(dǎo)EMI問題復(fù)雜化，最重要的是新傳導(dǎo)路徑造成共模阻抗的改變，進而引發(fā)文中模型所示出現(xiàn)在8MHz頻率附近新的諧振尖峰。為此，從干擾傳導(dǎo)路徑角度考慮可以采取如散熱片浮地等措施來抑制設(shè)備間的電磁干擾交互作用問題。

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（編輯：劉素菊）