燃料電池車用大功率DC/DC變換器電磁兼容

　　大功率DC/DC變換器控制電路主要由電源模塊、采樣信號、通訊信號以及驅(qū)動模塊組成，為防止相互間信號干擾，在設(shè)計電路的時候?qū)⑵涓綦x，如圖5所示。

　　在FCEV用大功率DC/DC變換器控制電路中，電源模塊通常采用的是隔離型DC/DC模塊，實現(xiàn)了電源輸入端和輸出端的電氣隔離。采樣信號隔離包括電流采樣隔離和電壓采樣隔離。通訊信號隔離采用光電耦合器HCPL0600來實現(xiàn)了CAN總線輸入輸出信號的光電隔離。FCEV用DC/DC變換器輸出功率較大，所以選用IGBT為功率開關(guān)管，而IGBT不同規(guī)格對應(yīng)不同的驅(qū)動隔離方法。一般小功率IGBT采用TLP250驅(qū)動隔離，中等功率IGBT驅(qū)動多采用EXB841/840系列驅(qū)動隔離模塊，而大功率或超大功率IGBT可采用2SD315A模塊來實現(xiàn)驅(qū)動隔離。實踐證明，將各個功能模塊隔離，可以大大降低控制電路各個模塊之間的相互干擾，保證了信號傳遞的可靠性及信號處理的準確性。

　　大功率DC/DC變換器軟件程序抗干擾設(shè)計

　　大功率DC/DC變換器通常采用DSP控制，軟件程序的抗干擾性設(shè)計同樣非常重要。大功率DC/DC變換器軟件抗干擾主要從兩個方面來考慮：DSP抗干擾技術(shù)和軟件濾波抗干擾技術(shù)，前者主要是抵御因干擾造成的程序“跑飛”，后者主要是消除信號中的干擾以提高系統(tǒng)精度。

　　DSP抗干擾技術(shù)

　　在FCEV用大功率DC/DC變換器的運行中，一旦控制系統(tǒng)的DSP受干擾，將會導致非常嚴重的后果，甚至使整個燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)癱瘓，所以在設(shè)計實際系統(tǒng)時，均考慮萬一出現(xiàn)干擾時，DSP系統(tǒng)自身的抵御措施。

　　為了提高DSP的抗干擾性，在新型DSP控制器(如TMS320LF2407A)內(nèi)部集成了看門狗定時器模塊(WDT)[9]，用于程序運行監(jiān)視，是一種軟硬件結(jié)合的抗程序跑飛措施。WDT硬件主體是一個用于產(chǎn)生定時T的計數(shù)器或單穩(wěn)觸發(fā)器，該計數(shù)器或單穩(wěn)觸發(fā)器基本獨立運行，其定時輸出端接至DSP的復位線，而其定時清零則由DSP軟件控制。

　　在正常情況下，程序啟動WDT后，并在一定時時間T內(nèi)將其清零復位，這樣WDT的定時溢出就不會發(fā)生，如同睡眠一般不起任何作用。在受到干擾的異常情況下，CPU時序邏輯被破壞，程序執(zhí)行混亂，不可能周期性地將WDT清零，這樣當WDT的定時溢出時，其輸出使DSP系統(tǒng)復位，CPU擺脫因一時干擾而陷入的癱瘓狀態(tài)。

　　軟件濾波技術(shù)

　　本文采用軟件濾波技術(shù)對FCEV用大功率DC/DC變換器的采樣數(shù)據(jù)進行處理。大功率DC/DC變換器將采集到的模擬量經(jīng)過濾波后送至DSP控制器的A/D轉(zhuǎn)換通道，通過軟件編程啟動A/D轉(zhuǎn)換，將取得的采樣值存入A/D內(nèi)置寄存器中。

　　DSP周圍的干擾信號多呈毛刺形狀，作用時間比較短。DSP對模擬量進行采樣時，可對同一模擬量多次進行A/D轉(zhuǎn)換，并將多次采樣值暫存在內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)中。當多次采樣結(jié)束后，采用數(shù)據(jù)平滑濾波算法和多次采樣求均值的方法進行數(shù)據(jù)處理，這樣可以增強軟件程序抗干擾性，提高數(shù)據(jù)采樣的準確度和精度。

　　結(jié)語

　　本文從大功率DC/DC變換器主要電磁干擾源及抑制措施、控制電路板的信號隔離以及軟件程序的抗干擾設(shè)計三個方面對FCEV用大功率DC/DC變換器的電磁兼容性進行了研究，有效的解決了FCEV用大功率DC/DC變換器電磁干擾問題。采用上述電磁兼容設(shè)計的FCEV用大功率DC/DC變換器現(xiàn)已成功應(yīng)用在由清華大學研制的燃料電池城市客車上，各項技術(shù)指標均滿足整車使用要求，運行效果良好。