[發(fā)明專利]一種計及幅值譜和相位譜的高頻阻抗參數(shù)提取方法

有效

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• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112034285B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳恒林;葉世澤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R27/02;G01R23/165
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發(fā)明公開了一種計及幅值譜和相位譜的高頻阻抗參數(shù)提取方法，包括：(1)利用電壓探頭、電流探頭以及示波器，測量目標阻抗端口的電壓和電流時域波形；(2)使用基于中頻濾波的全相位傅立葉變換計算端口電壓信號和電流信號的頻譜；(3)基于上述頻譜，利用歐姆定律，計算目標阻抗。本發(fā)明基于中頻濾波的全相位傅立葉變換算法使用了無限脈沖響應數(shù)字濾波器、零相位濾波技術(shù)、雙窗全相位傅立葉變換計算時域信號的頻譜，能準確計算信號的幅值譜和相位譜，進而提取目標阻抗；相比于其他阻抗提取方法，本發(fā)明方法能夠準確地提取在線狀態(tài)下的目標阻抗的幅值譜和相位譜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子電磁兼容建模技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計及幅值譜和相位譜的高頻阻抗參數(shù)提取方法。

背景技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)和半導體技術(shù)的發(fā)展，電力電子功率變換器被廣泛應用于新能源發(fā)電、醫(yī)療器械、工業(yè)制造、交通運輸、航空航天等許多鄰域。然而，電力電子功率變換器內(nèi)部大量使用了電力電子開關(guān)器件，在電力電子功率變換器工作時，這些開關(guān)器件處于高速開關(guān)狀態(tài)，進而產(chǎn)生含有梯度很高的上升沿和下降沿的干擾噪聲，這些噪聲會通過電力電子系統(tǒng)內(nèi)部的傳導耦合和近場耦合，傳播到電力電子系統(tǒng)內(nèi)部的各個元器件和零部件以及配電網(wǎng)，進而干擾電力電子系統(tǒng)的正常工作和運行，影響電力電子系統(tǒng)的安全性和可靠性。此外，這些噪聲干擾還會通過輻射耦合傳播到鄰近設(shè)備，對鄰近設(shè)備造成干擾。

為了解決上述電磁干擾耦合問題，有必要研究電力電子系統(tǒng)內(nèi)部的干擾耦合機理，對電力電子系統(tǒng)進行高頻建模，進而研究電磁干擾噪聲的抑制方法。電力電子系統(tǒng)高頻建模的一個關(guān)鍵步驟，就是提取電力電子系統(tǒng)內(nèi)部的高頻阻抗參數(shù)；現(xiàn)有的阻抗提取方法主要有兩種，即利用網(wǎng)絡(luò)阻抗測試提取法以及在線測試提取法。

網(wǎng)絡(luò)阻抗測試法是目前較為常見的阻抗提取方法，該方法采用實驗建模的方法，用阻抗分析儀測量待提取的高頻阻抗參數(shù)，根據(jù)部件的物理尺寸和相關(guān)參數(shù)建立各部件的寬頻電路模型，并計算模型參數(shù)。文獻[Wang L.,Ho C.N.,Canales F.,JatskevichJ..High-frequency modeling of the long-cable-fed induction motor drive systemusing TLM approach for predicting overvoltage transients[J].IEEE transactionson power electronics,2010,25(10):2653-2644.]提出利用網(wǎng)絡(luò)阻抗測試法提取了長線纜以及電機各端口的阻抗，進而建立了長線纜電機的傳輸線模型。文獻[Magdun O.,BinderA..High-frequency induction machine modeling for common mode current andbearing voltage calculation[J].IEEE transactions on industry applications,2014,50(3):1780-1790.]基于網(wǎng)絡(luò)阻抗測試法提取了感應電機的差模阻抗和共模阻抗，進而建立了感應電機的高頻模型，并用于預測共模電流和軸承電壓。然而阻抗分析儀的測試是以掃頻的形式，在待測阻抗端口不斷施加不同頻率的正弦激勵電壓，并測量對應的響應電流，計算各個頻點的阻抗幅值和相位值，進而提取阻抗的幅頻特性和相頻特性曲線。阻抗分析儀只能在阻抗端口施加幅值較小的激勵電壓信號，其測得的阻抗，是在單一頻率的小信號激勵下的阻抗曲線；而電力電子系統(tǒng)的工作電壓往往幅值很大，由于電力電子系統(tǒng)內(nèi)部的高頻阻抗，往往存在許多非線性元器件和非線性效應，如感性元器件的飽和、元器件的溫升、負載的變化等，大信號工作電壓下的阻抗特性往往和小信號激勵型的不同，使用阻抗分析儀測試，無法獲取系統(tǒng)工作狀態(tài)下的真實阻抗。