[發(fā)明專利]基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711378521.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107994766B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 李虹;楊志昌;鄭瓊林;張波;呂金虎
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發(fā)明公開了一種基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制方法及裝置，其中，方法包括：根據(jù)階梯波函數(shù)生成階梯波信號；對階梯波信號進行采樣，得到呈階梯波分布的階梯波序列；根據(jù)階梯波序列和最大頻率波動得到擾動頻率值；根據(jù)基準開關頻率和擾動頻率值得到頻率變化的載波信號；根據(jù)載波信號和調制波信號比較生成擴頻PWM控制信號。該方法能夠更為有效的抑制電力電子變換器電磁干擾，在抑制效果上，不僅能夠更大幅度的降低開關頻率及其倍數(shù)次諧波幅值，更重要的是只在開關頻率及其倍數(shù)次附近小范圍內有諧波幅值的增加，頻譜頻率擴展范圍窄，避免了低頻噪聲及次諧波噪聲的產生，能夠進一步提高電力電子變換器的電磁兼容性。

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種基于階梯波序列的周期擴頻PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調制)控制方法及裝置。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發(fā)展，電力電子變換器已經廣泛應用于生產生活中。但是電力電子變換器中由于開關器件高頻動作所引起的EMI(ElectromagneticInterference，電磁干擾)問題同樣得到了廣泛關注。擴頻PWM技術是一種基于改變電力電子變換器開關頻率提出的用于抑制電力電子變換器EMI的PWM技術，它能夠改變EMI的頻譜分布，可以有效降低電力電子變換器開關頻率及其倍數(shù)次處的EMI峰值。

相關技術中，將擴頻PWM應用于抑制各種類型電力電子變換器的EMI中，通過周期擴頻PWM、隨機擴頻PWM、混沌擴頻PWM等方法實現(xiàn)電力電子變換器的擴頻PWM控制，并分析擴頻PWM抑制EMI的機理，利用解析方法、仿真和實驗驗證擴頻PWM抑制EMI的效果。傳統(tǒng)周期擴頻PWM以三角波、正弦波、方波等周期函數(shù)作為調制信號，通過選擇調制參數(shù)，可以限制邊帶范圍，但是EMI峰值抑制能力不強；隨機擴頻PWM和混沌擴頻PWM分別以隨機信號和混沌信號作為調制信號，雖然對EMI峰值具有很好的效果，但是隨機信號和混沌信號頻域上具有寬帶白噪聲特性，將邊帶連續(xù)地擴展到整個頻率范圍內，產生大量次諧波和低頻諧波，造成次諧波噪聲和低頻噪聲，不利于電力電子變換器EMI的抑制。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制方法，該方法能夠更為有效的抑制電力電子變換器電磁干擾，在抑制效果上，不僅能夠更大幅度的降低開關頻率及其倍數(shù)次諧波幅值，更重要的是只在開關頻率及其倍數(shù)次附近小范圍內有諧波幅值的增加，頻譜頻率擴展范圍窄，避免了低頻噪聲及次諧波噪聲的產生，能夠進一步提高電力電子變換器的電磁兼容性。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制方法，包括以下步驟：根據(jù)階梯波函數(shù)生成階梯波信號；對所述階梯波信號進行采樣，得到呈階梯波分布的階梯波序列；根據(jù)所述階梯波序列和最大頻率波動得到擾動頻率值；根據(jù)所述基準開關頻率和所述擾動頻率值得到頻率變化的載波信號；根據(jù)所述載波信號和調制波信號比較生成擴頻PWM控制信號。

本發(fā)明實施例的基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制方法，可以通過對階梯波信號進行采樣得到階梯波序列，從而根據(jù)階梯波序列和最大頻率波動得到擾動頻率值，并根據(jù)基準開關頻率和擾動頻率值得到頻率變化的載波信號，以對載波信號和調制波信號比較生成擴頻PWM控制信號，能夠更為有效的抑制電力電子變換器電磁干擾，在抑制效果上，不僅能夠更大幅度的降低開關頻率及其倍數(shù)次諧波幅值，更重要的是只在開關頻率及其倍數(shù)次附近小范圍內有諧波幅值的增加，頻譜頻率擴展范圍窄，避免了低頻噪聲及次諧波噪聲的產生，能夠進一步提高電力電子變換器的電磁兼容性。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的基于階梯波序列的周期擴頻PWM控制方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述階梯波信號的數(shù)學表達式為：