Charakterisierung der Gleichtaktstorquellen eines Pulswechselrichters zur Bewertung von Entstorfiltern im Traktionsnetz elektrischer Kfz-Antriebe

摘要

Die Beherrschung der elektromagnetischen Vertraglichkeit (EMV) des elektrischen Antriebsstrangs stellt sich zunehmend als eines der Schlusselprobleme in der Entwicklung der Elektromobilitat heraus. Die Hauptstorquelle des Elektroantriebs bilden schnell taktende Halbleiter im Pulswechselrichter (PWR), welcher die Gleichspannung des Traktionsnetzes in eine dreiphasige Wechselspannung fur eine Synchronmaschine wandelt. Um die Umrichterverluste, und damit auch die Erwarmung der Leistungshalbleiter gering zu halten, werden in der Umrichterbrucke sehr steile Schaltflanken verwendet. Durch diese steilen Taktflanken entstehen allerdings hochfrequente (HF) Spektralanteile, die bis in den UKW-Bereich reichen. Diese HF-Storgrossen konnen sich entlang des Hochvolt- (HV) Kabelbaumes ausbreiten und empfindliche Funkdienste storen, welche in zunehmendem Masse im Fahrzeug verbaut werden [1, 2]. Leitungsfilter stellen eine sehr effektive Massnahme zur Reduktion von leitungsgebundenen Storgrossen dar. Allerdings haben die Impedanzverhaltnisse der elektrischen Umgebung des Filters einen erheblichen Einfluss auf dessen Einfugedampfung [3]. Ublicherweise wird die Filterdampfung als Vorwarts-Transmissionsfaktor S21 mit einem Netzwerk Analysator (NWA) im 50 Ω-System bestimmt. Das HV-Bordnetz besitzt allerdings eine von 50 Ω abweichende Eingangsimpedanz [4], sodass sich die mit dem NWA gemessene Einfugedampfung einer Filtermassnahme signifikant von der Reduktion der Storgrossen im HV-Bordnetz unterscheidet. Dieser Beitrag beschaftigt sich sowohl mit der Charakterisierung der Gleichtaktstorquellen im Umrichter eines Elektroantriebes als auch mit dem Einfluss der Impedanzverhaltnisse auf die Wirksamkeit von Leitungsfiltern im HV-Traktionsnetz.