燃料电池车用大功率DC/DC变换器电磁兼容性研究

、续流二极管和高频变压器等强干扰源。同时，不能与高压交流信号和高频脉冲信号放置在一起，应保证适当的距离。

　　● 屏蔽和信号接地设计

　　在燃料电池电动汽车中，大功率DC /DC变换器和其他控制电路、电机控制器等设备安置在一起，相互之间要辐射电磁能量，通常采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的屏蔽方式来抑制辐射干扰[7]。此外，信号接地[8]也可以消除外界或其他设备对FCEV用大功率DC/DC变换器的干扰，其关键是选择恰当的电路公共参考点以及接地线路的合理布局。

　　大功率DC/DC变换器控制电路板抗干扰设计

　　控制电路是大功率DC/DC变换器很重要的组成部分之一，良好的电路板设计可以大大提高电路板的抗干扰性。

　　大功率DC/DC变换器控制电路主要由电源模块、采样信号、通讯信号以及驱动模块组成，为防止相互间信号干扰，在设计电路的时候将其隔离，如图5所示。

　　在FCEV用大功率DC/DC变换器控制电路中，电源模块通常采用的是隔离型DC/DC模块，实现了电源输入端和输出端的电气隔离。采样信号隔离包括电流采样隔离和电压采样隔离。通讯信号隔离采用光电耦合器HCPL0600来实现了CAN总线输入输出信号的光电隔离。FCEV用DC/DC变换器输出功率较大，所以选用IGBT为功率开关管，而IGBT不同规格对应不同的驱动隔离方法。一般小功率IGBT采用TLP250驱动隔离，中等功率IGBT驱动多采用EXB841/840系列驱动隔离模块，而大功率或超大功率IGBT可采用2SD315A模块来实现驱动隔离。实践证明，将各个功能模块隔离，可以大大降低控制电路各个模块之间的相互干扰，保证了信号传递的可靠性及信号处理的准确性。

大功率DC/DC变换器软件程序抗干扰设计

　　大功率DC/DC变换器通常采用DSP控制，软件程序的抗干扰性设计同样非常重要。大功率DC/DC变换器软件抗干扰主要从两个方面来考虑：DSP抗干扰技术和软件滤波抗干扰技术，前者主要是抵御因干扰造成的程序"跑飞"，后者主要是消除信号中的干扰以提高系统精度。

　　DSP抗干扰技术

　　在FCEV用大功率DC/DC变换器的运行中，一旦控制系统的DSP受干扰，将会导致非常严重的后果，甚至使整个燃料电池电动汽车动力系统瘫痪，所以在设计实际系统时，均考虑万一出现干扰时，DSP系统自身的抵御措施。

　　为了提高DSP的抗干扰性，在新型DSP控制器(如TMS320LF2407A)内部集成了看门狗定时器模块(WDT)[9]，用于程序运行监视，是一种软硬件结合的抗程序跑飞措施。WDT硬件主体是一个用于产生定时T的计数器或单稳触发器，该计数器或单稳触发器基本独立运行，其定时输出端接至DSP的复位线，而其定时清零则由DSP软件控制。

　　在正常情况下，程序启动WDT后，并在一定时时间T内将其清零复位，这样WDT的定时溢出就不会发生，如同睡眠一般不起任何作用。在受到干扰的异常情况下，CPU时序逻辑被破坏，程序执行混乱，不可能周期性地将WDT清零，这样当WDT的定时溢出时，其输出使DSP系统复位，CPU摆脱因一时干扰而陷入的瘫痪状态。

　　软件滤波技术

　　本文采用软件滤波技术对FCEV用大功率DC/DC变换器的采样数据进行处理。大功率DC/DC变换器将采集到的模拟量经过滤波后送至DSP控制器的A/D转换通道，通过软件编程启动A/D转换，将取得的采样值存入A/D内置寄存器中。

　　DSP周围的干扰信号多呈毛刺形状，作用时间比较短。DSP对模拟量进行采样时，可对同一模拟量多次进行A/D转换，并将多次采样值暂存在内部数据区中。当多次采样结束后，采用数据平滑滤波算法和多次采样求均值的方法进行数据处理，这样可以增强软件程序抗干扰性，提高数据采样的准确度和精度。

　　结语

　　本文从大功率DC/DC变换器主要电磁干扰源及抑制措施、控制电路板的信号隔离以及软件程序的抗干扰设计三个方面对FCEV用大功率DC/DC变换器的电磁兼容性进行了研究，有效的解决了FCEV用大功率DC/DC变换器电磁干扰问题。采用上述电磁兼容设计的FCEV用大功率DC/DC变换器现已成功应用在由清华大学研制的燃料电池城市客车上，各项技术指标均满足整车使用要求，运行效果良好。