CST電動汽車EMC仿真（二）- 電機控制器MCU的EMC仿真

來源：CST仿真專家之路更新時間：2024-06-26 閱讀：

作者 | Zhou Ming

電機控制器（也稱為電機驅動器或者逆變器），是用來控制電機運轉的核心組件，它可以控制驅動電機的轉速、轉矩、輸出功率等重要參數。在電機運行中，電機控制器還可以通過傳感器監測電機的運行狀態，并通過反饋機制調節電機的輸出。以IGBT為代表的功率器件是電驅控制器的核心器件之一，本期我們從IGBT建模的角度出發，給大家展示電機控制器完整的EMC仿真流程。

IGBT模塊的3D建模

IGBT模塊的引線電感、分布電容等寄生參數，工作時會產生較高頻率的 di/dt 和 dv/dt，容易產生高頻的EMI干擾。因此在EMC仿真時，對IGBT模塊進行精細的3D建模是非常有必要的。對于寄生參數的提取，CST提供了兩種方法。第一種方法通過CST低頻工作室的Partial_RLC求解器計算獲得；第二種方法通過CST微波工作室高頻求解器計算提取。

IGBT實物

IGBT 3D模型

在3D模型上添加離散端口

本文介紹的是第二種方法，具體設置如下。首先在CST的微波工作室創建3D模型，模塊一共分為6層，從上到下分別為：銅層、硅片、DBC上銅層、絕緣層、DBC下銅層、基板，它們的材質分別為銅、硅、銅、氮化鋁、銅、銅基板；接下來在三極管和二極管焊盤的位置設置離散端口，用于在電路中添加器件的spice模型。

MCU模塊的3D建模

MCU內部電路分為控制板和驅動板，對于EMC仿真來說，驅動板是建模的重點。在本案例中，我們對驅動板做了簡化處理，主要保留了IGBT模塊、DC母線電容、以及EMI濾波電路。

CE測試環境的3D建模

EMC仿真不能光考慮PCB，必須和實際測試場景保持一致，創建結構、cable、電機、LISN等3D模型。如下圖所示，建模中參考了CISPR25標準的場景布置要求。

搭建外圍電路、設置電機驅動信號

在3D模型創建完畢之后，切換到CST的DS工作室，搭建MOS管、二極管、電容、電阻、電感等器件，以及電機、LISN的等效電路模型。

接下來是非常關鍵的一步，就是設置電機的驅動信號。CST2023版本對PWM Generator信號發生器做了升級，詳細的解釋大家可以參考公眾號“CST電磁兼容性仿真”里的帖子：CST電磁兼容性仿真---SVPWM七段式

利用IDEM對3D仿真結果進行處理

在開始場路協同仿真之前，首先要對3D部分進行S參數計算，接下來用IDEM對S參數結果進行預處理。這里要給大家強調一下，IDEM在系統級EMC中，是必不可少的的一個工具，如果不使用的話，電路仿真容易出現結果異常。IDEM詳細的應用介紹，小伙伴們可以參考仿真實例131：IDEM在電源EMC仿真中的應用。