전기자동차 모터 구동 시스템의 전도 방출에 관한 고주파 모델링 연구

Abstract

본 논문에서는 고주파 회로 모델링을 이용하여 전기자동차의 모터 구동 시스템으로부터 방출되는 전도성 전자파 노이즈를 시스템-레벨에서 분석하였다. 관련 전도 방출의 주요 원인은 모터 구동 시스템에서 사용하는 펄스폭 변조방식의 스위칭 동작에 기인하며, 이러한 전도 방출은 공통-임피던스 결합 및 유도성 결합을 통해 AM/FM 주파수 대역에서의 무선주파수 간섭을 유발한다. 이러한 문제를 분석하기 위해 모터 구동 시스템을 구성하고 있는 IGBT와 고압 커패시터, 인버터, 모터 및 고전압 케이블과 버스 바에 대한 기본 회로는 물론, 각 부분에서 존재하는 기생 성분 및 비선형 특성을 해석하여 모터 구동 시스템 전체를 포함한 시스템-레벨의 고주파 등가회로 모델을 제안하였다. 이러한 모델을 이용한 모터 구동시스템의 전도 방출 특성을 시뮬레이션하고, 측정하였으며, 비교적 큰 해석구조임에도 불구하고 두 결과가 비교적 잘 일치함을 확인하였다. 향후 이러한 접근방법이 전기자동차의 전자파 적합성 설계에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

In this paper, conducted emission from the MDS(Motor Drive System) of a HEV/EV was analyzed using high- frequency circuit modeling in system-level approach. The conducted emission by PWM process can cause RFI(radio- frequency interference) problems in the AM/FM frequency range. In order to mitigate this conducted emission, a high-frequency equivalent circuit model is proposed by analyzing the fundamental circuits, parasitic components in their parts and connections and non-linear characteristics of IGBTs, high-power capacitors, inverters, motors, high-power cables, and bus bars which are composed of the MDS. It is confirmed that the simulated result by the proposed model is well agreed with measured results in spite of a large-scaled analysis in system level. We are looking forward that this approach can be effectively used in the EMC design of HEV/EV.