汽车雨刮电机电磁干扰特性测试与分析

　　0引言：

　　随着电气化，自动化程度的不断提高，电机在各个领域的广泛应用。虽然电机本身的特性得到了很大的提高，但是电机与驱动系统的电磁兼容问题却日趋严重。以汽车为例，一辆汽车上装有大量的电子设备，电磁兼容问题也很复杂。其中最强的干扰源是点火系统，其在工作过程中，会对周围的空间形成强烈的辐射干扰，对车上其它电子设备的正常工作有很大的影响。除此之外，雨刮电机也是一个主要干扰源。

　　如何解决汽车各电子模块间及系统间的电磁兼容问题，提高汽车的可靠性和安全性，保证在对正常行驶的汽车进行某操作时不干扰周围设备的正常工作，已成为一个非常重要和迫切的研究课题。

　　1雨刮电机电磁干扰特性测试方法

　　1.1一般测试设备组成

　　一般的测试设备由电源、测量接收机、接地平板、人工电源网络(LineImpedanceStabilizationNetworkLISN)

(1)测量接收机。由于测量的对象是微弱的连续信号，也是幅值比较大的脉冲信号，这就要求测量接收机本身的噪声小，灵敏度高，检波器的动态变化范围比较大，输入阻抗低 ，前级电路的过载能力强。检波器具有多种检波功能以适应不同需求(有峰值、准峰值、平均值和有效值检波)。要求接收机在整个测量频段内的精度能达到±2dB之内。

　　(2)电源。12V电源系统应为13.5±0.5V，24V系统应为27±1.0V。电源必须经过适当滤波，以使电源中的射频噪声比试验计划规定限值低6dB以上。

(3)人工电源网络(LISN)。人工电源网络又称线路阻抗稳定网络，射频范围内，在受试设备参考地与端子之间，或端子与端子之间提供一个稳定的阻抗。同时，可以将来自电源的无用信号、噪声等与测试设备隔离开来，而仅将受试设备的干扰电压耦合到测量接收机输入端。主要用于测量被测设备(EquipmentUnderTestEUT)沿电源线向导线传导的连续干扰电压。人工电源网络应具有一个标称为5μH的电感，其测量端口阻抗应为。

　　(4)接地平板。测量传导发射时，接地平板可以提高精度，应采用至少0.5mm厚的铜板或镀锌钢板。

　　1.2测试方法

根据GB18655-2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》国家标准的要求，利用5μH，端口阻抗为的人工电源网络，并结合实验室自主研发的EMCScan电磁干扰测量系统，完成汽车雨刮电机传导干扰测试实验。

　　对所有电源线的进行电压测量时，应以被测设备的壳体，或是尽可能接近被测设备的底线为参考基准。实验线束要放在接地平板上方50mm高度处。通常情况下，如果被测设备为回线远端接地，进行电压测量时，应使每根导线(包括回线和入线)以接地平板电压为基准。本次测试为回线近端接地，对被测设备近端接地(电源回线低于200mm时)电压测量时，实验设备和被测设备应按图1所示布置与连接：

　　图1一般传导发射实验布置连接图(电源回线近端接地的被测设备)

　　l电源;2人工电源网络;3EUT;4测试线束;5接地平板;6绝缘层(50mm厚);

　　2测试与结果分析

　　2.1测试前分析

　　雨刮电机是直流电动机，直流电机电刷产生的电磁干扰既有共模干扰，又有异模干扰。抑制直流电机电磁干扰的手段主要有加电容、电感和接地等抑制措施。对于共模干扰，电容器应接在雨刮电机的每根引线和地之间;但对于异模干扰，电容器应跨接在电源引线之间。一般来说对于由炭刷产生的干扰，通常都是异模的，是由炭刷与换向器触点断开时产生的。

　　低通滤波电路的作用是通低频，阻高频。对于频率较高的电磁干扰信号产生较大衰减，实现干扰的抑制，削弱了传导干扰的输出。图2是一种比较常用的低通滤波器电路。其中，电容C1、C2、C4、C5和共模电感Lc通常用于对共模干扰的抑制;而C3和C6一般用于异模干扰的抑制。电容C1、C2、C4和C5的典型值在1000~4700pF之间;C3和C6的典型值在0.1~47μF内;共模电感Lc典型值范围为0.01~3mH。根据上文的分析可知，雨刮电机产生的电磁干扰的主要部分为传导干扰，而电机产生的传导干扰都是差模干扰，抑制雨刮电机电磁干扰时，只需要采用图2低通滤波电路中的某些部分，就可以达到抑制电磁干扰的目的，因此本测试采用L型低通滤波器(即一个电感和一个电容组成)。

　　图2常用于电机电源输入端的低通滤波器

　　对于L型低通滤波器，其谐振频率为：

　　图3实验设备连接图

　　2.2测试结果分析

　　通过分析，本文采用以L型(一个电感和一个电容)低通滤波器来抑制电磁干扰的方法。实验时，以电容+电感的方式进行测试，先确定电容大小，在确定电感值。

　　首先，在没有滤波器的时候进行测试，其测试结果如图4所示。

　　图4没有滤波器的测试结果

　　由图4可知，没有加滤波器的测试发现雨刮电机传导干扰主要存在1MHz以内，在150kHz~400kHz频率段的干扰比较大。

　　接下来，先选定电感，确定电容的最佳值，在最佳电容值的基础上，通过改变电感的大小，选定最佳的测试电感值。

　　通过在雨刮电机电源的输入端并接滤波电容，进行传导干扰测试。选取电容的大小依次为3.3μF、10μF、39μF。分别如图5、图6和图7所示。

　　图7电容为39μF的测试结果

　　通过测试结果可以看到，当电容为10μF时，抑制干扰的效果最好，可以达到10dB左右。

　　最后选定10μF电容，不改变电容，只改变电感，电感依次选用82μH、220μH、302μH。结果分别如图8、图9和图10所示。

　　图8电容为10μF，电感为82μH测试结果

　　图10电容为10μF，电感为302μH的测试结果

　　通过测试可以看到，当加电感后抑制效果有明显的提高，当电容为10μF，电感在220μH时，对电磁干扰的抑制效果最优。

　　3实验结论

　　根据上述实验结果及分析，确定L型滤波器电感值选用220uH，电容值选用10pF。在150kHz~500kHz频率段可以有效地抑制传导干扰，至少可以减少20dB，有些频率点可以减少达30dB。尽管在2MHz~20MHz频率段的干扰不是最小，但不影响其电磁兼容性。