电动汽车旋转变压器电磁安全阈值预测方法研究

The rotary transformer system is the core device to obtain the rotor speed / position information of the electric vehicle motor. It affects the judgment of the vehicle controller and the driver on the speed. The abnormal signal of the rotary transformer system will cause the fault of the motor system. Electric vehicle bench test has shown that the electromagnetic interference is a significant reason for the abnormal signal. However, the mechanism is still unclear and an effective solution has not found. This project will study the electromagnetic interference modeling method of the rotary transformer, the equivalent analytic or numerical relationship between the external interference field and the interfering signal in the circuit, the behavioral model description method of the interfering signal, hybrid field-circuit method combining the functional model with the interference model, the influence of electromagnetic interference. Considering the four typical working states of the rotary transformer system including accelerating, decelerating, uniform and static, the modeling method, the behavior level description method, the field analysis method and the influence law will be validated. Based on the analysis of the sensitivity mechanism, combined with a large number of sensitive data samples obtained by simulation and measurement, the safety threshold evaluation method is studied to obtain the electromagnetic safety threshold with the rotary transformer under different states. This project will provide a theoretical support for mastering the electromagnetic sensitivity mechanism of the rotary transformer system, reducing the failure rate of the drive motor system, optimizing its design and ensuring its reliability.

旋变器系统是获取电动汽车电机转子转速/位置信息的核心装置，影响整车控制器和驾驶员对车速的判断，其信号异常将引起电机系统故障，导致车辆无法运行。电动汽车台架联试已表明：电磁干扰是旋变器系统信号异常的重要原因，但因机理不清，始终未找到有效解决办法。本项目将研究旋变器的电磁干扰建模方法，外部干扰场与旋变器电路中干扰信号的等效解析或数值关系，干扰信号的行为级模型描述方法，将旋变器功能模型与电磁干扰行为级模型相结合的场路协同分析方法，电磁干扰对旋变器的影响规律。以旋变器加速、减速、匀速、静态等典型工作状态，验证建模方法、行为级描述方法、场路协同分析方法的有效性。基于对链路敏感机理的分析，结合仿真和实测获取的大量敏感数据样本，研究旋变器多剖面状态下的安全阈值的评估方法，获取其电磁安全阈值。本项目将为掌握旋变器系统电磁敏感机理、降低驱动电机系统故障率、优化设计及保障其可靠运转提供理论方法支撑。

瞄准电动汽车电磁安全的研究热点，以旋变器为主要研究对象开展技术攻关。坚持“基础研究与工程应用相结合、自主创新与工程验证相促进”的理念，解决了电动汽车旋变器电磁安全阈值预测的若干基础问题，形成了旋变器多剖面状态下电磁安全阈值评估方法。项目成果对新能源汽车电磁兼容设计及整改具有指导意义，并牵引一系列共性、通用电磁环境效应理论方法研究，取得了具有一定影响力的原创性理论成果和技术。.项目以三个科学问题为导向开展研究工作，完成了计划书中的研究任务。.1)子课题一：研究旋变器系统电磁干扰耦合机理，基于传输线理论研究了不规则走线双绞线、交叉线缆、多绞双绞线束在内的干扰通道的干扰机理及建模方法，搭建了多影响因素解耦验证平台。.2)子课题二：研究旋变器系统电磁敏感机理，构建了旋变器系统全状态行为级模型，搭建了旋变器系统全状态电磁敏感性测试平台；研究了旋变器、旋变器控制总线敏感机理。.3)子课题三：研究旋变器系统电磁安全阈值评估方法，采集了典型民用电台电磁发射信号，分析了典型电台电磁发射环境下旋变器系统响应；研制了旋变器电磁敏感数据样本自动采集系统；设计了旋变器系统全链路电磁安全阈值评估方法。.发表学术论文12篇，含SCI源刊论文3篇；申请专利6项，授权1项。国际交流方面，邀请意大利米兰理工大学Sergio A. Pignari等多名国外专家讲学，同时研究团队成员积极参加电磁兼容领域的国际会议，包括ICMMT、NEMO、ACES等。在本项目支持下，培养博士生5名，硕士生4名；其中，博士生、主要完成人之一李冰留校工作，评定副高级职称，并获得中国科协青年人才托举工程支持；硕士生武嘉艺获得2017年度APCAP最佳会议论文；本项目同时从机理研究层面牵引装备发展部预研共用技术项目和快速扶持项目各1项立项并结题，牵引完成2021年度国防科技成果鉴定1项。