[发明专利]一种电磁干扰建模仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种电磁干扰建模仿真方法及装置，该方法包括：建立直流有刷电机的低频阻抗模型；在低频阻抗模型的基础上，建立直流有刷电机换向的低频等效电路模型，并利用低频等效电路模型，获得干扰源的低频特性；利用干扰源的低频特性，计算干扰源的高频特性；建立直流有刷电机的简化结构的全波模型；将干扰源的高频特性集成到全波模型中，得到集成模型，并对集成模型进行数值仿真计算，得到直流有刷电机的电磁干扰。本发明的方法及装置实现了在设计阶段对直流有刷电机建模仿真分析；同时基于建模和电磁兼容原理，计算出数百MHz的高频率的干扰源特性，因此能覆盖到电磁兼容关注的较高频率范围，具有较好的工程实用价值。

技术领域

本发明涉及电磁兼容技术领域，特别是涉及一种电磁干扰建模仿真方法及装置。

背景技术

直流有刷电机在电子电气系统中的应用非常广泛。由于采用机械式换向，直流有刷电机的电源线在换向时会产生瞬时的电流变化，引起电磁干扰。该电磁干扰沿电源线传播，可能会通过传导耦合或辐射耦合的方式影响电子电气系统内其他部件的正常工作，或者造成电磁发射不满足国际国家电磁兼容标准的要求。因此，分析直流有刷电机的电磁干扰是产品设计需要考虑的因素。

直流有刷电机电磁干扰的分析设计，主要有定性的经验分析和量化的建模仿真两种方法，建模仿真方法由于明确、量化，因而有更好的工程指导价值。电磁干扰的仿真模型需要在电磁兼容关注的频率范围内表征干扰源、阻抗、传播路径等特性。然而，由于直流有刷电机电磁干扰的机理较为复杂，特别是对于产生干扰的换向机械动作、影响阻抗和传播路径的复杂电机结构，其建模仿真是技术难点。现有技术的建模仿真方法，主要有行为级模型和基于测量的建模两种方式。其中行为级模型仅在较低的频率有效，难以覆盖到电磁兼容所关注的频段(100KHz以上)。基于测量的建模依赖于产品开发完成后的测量，可以有效用于整改优化和系统集成，但对设计阶段的工程实用价值有限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电磁干扰建模仿真方法及装置，技术方案如下：

一种电磁干扰建模仿真方法，包括：

建立直流有刷电机的低频阻抗模型；

在所述低频阻抗模型的基础上，建立所述直流有刷电机换向的低频等效电路模型，并利用所述低频等效电路模型，获得干扰源的低频特性，所述干扰源为所述直流有刷电机换向时产生电磁干扰的器件；

利用所述干扰源的低频特性，计算所述干扰源的高频特性；

建立所述直流有刷电机的简化结构的全波模型；

将所述干扰源的高频特性集成到所述全波模型中，得到集成模型，并对所述集成模型进行数值仿真计算，得到所述直流有刷电机的电磁干扰。

优选地，建立直流有刷电机的低频阻抗模型，包括：

对所述直流有刷电机内部的每个线圈建立低频等效电路，所述低频等效电路包括所述线圈本身的等效电路和所述线圈对所述直流有刷电机的外壳的等效电路；

根据所述直流有刷电机的绕组的绕线方式和所述线圈的连接关系，将N个所述线圈的低频等效电路连接起来形成所述低频阻抗模型，其中N个所述线圈构成所述绕组，N为正整数。

优选地，在所述低频阻抗模型的基础上，建立所述直流有刷电机换向的低频等效电路模型，并利用所述低频等效电路模型，获得干扰源的低频特性，包括：

在所述每个线圈的低频等效电路上均并联时间控制的开关，所述开关闭合的时间模拟所述直流有刷电机换向时短路的时间，所述开关关断的时间模拟所述直流有刷电机换向时恢复的时间；

对并联有所述开关的低频等效电路上连接导线和直流电源的电路模型，以得到所述低频等效电路模型；

对所述低频等效电路模型进行时域仿真，得到所述直流有刷电机的电源线引脚的电流；