[發明專利]一種新型對稱式功率濾波器網絡結構及其參數設計方法

有效

• 申請號: 201611109296.6
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106788310B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 曹培培;陳峻山;孫高;吳雄君
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: H03H7/12
• 分類號: H03H7/12
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 潘朱慧

本發明公開了一種新型對稱式功率濾波器網絡結構，其包含：一對電感L₁，其輸入端分別連接PWM驅動系統的一對輸出端，用于確定系統帶寬；第一電容C₁，用于調節系統阻尼防止諧振，其一端連接其中一個電感L₁的輸出端；電阻R₁，用于調節系統阻尼防止諧振，其一端連接所述第一電容C₁的另一端，另一端連接另一個電感L₁的輸出端；一對第二電容C₂，用于建立系統參考地吸收高頻噪聲，該一對第二電容C₂串聯形成串聯電路，且串聯點接地，該串聯電路兩端分別連接一對電感L₁的輸出端；第三電容C₃，兩端分別連接一對電感L₁的輸出端以及電機負載的一對輸入端。其優點是：該對稱式濾波網絡可以等效為一個二階濾波器，參數設計容易，可以實現快速設計。

技術領域

本發明涉及微小型數字化伺服系統技術領域，具體涉及一種新型對稱式功率濾波器網絡結構及其參數設計方法。

背景技術

小型化是伺服控制器發展的必然趨勢，傳統的模擬式伺服控制器以其較高的穩定性能獲得了廣泛應用，隨著伺服控制系統性能指標要求的不斷提高，模擬控制策略不再能滿足精度要求，首先它不利于先進控制算法的應用，再者模擬元器件的尺寸和功耗較大，無法滿足伺服控制器尺寸小型化的需求，基于以上原因，數字化控制已成為必然趨勢。

在數字控制系統中，脈寬調制(PWM)驅動方式以其發熱小、效率高的優勢獲得了廣泛應用。雖然PWM驅動系統中在有效地減少電流脈動量，改善波形系數，減小功率損耗，提高系統低速平穩性的同時，但是開關噪聲的頻帶寬、幅度大、輻射強，給系統帶來嚴重的干擾，特別是在小空間內，直接影響到系統的可靠性、穩定性、品質指標。

雙極性PWM電機驅動系統中，輸出到電機兩端的是一對互補對稱的方波，如圖1所示，圖中U_D為電機電源電壓，U_ag為電機兩端的平均電壓的直流分量。所謂雙極性PWM功率驅動系統是指，在單電源條件下，采取H橋式驅動方式，控制電機正反轉。

PWM功率驅動電路輸入到電機兩端的平均電壓如式(1)所示，是直流電壓與一系列高頻電壓之和。直流電壓由占空比決定，如式(2)所示，交流電壓與頻率相關，頻率越高，幅值越小。由于調制頻率遠高于電機開關頻率是電機頻帶的幾百～上千倍，高頻交流電壓完全被電機衰減，對電機起作用的是直流分量。

U_ag＝(2γ-1)U_D

式中：γ為占空比，f_k為開關頻率，U_an為與占空比和階次n相關交流分量。