[發明專利]變頻驅動系統傳導電磁干擾的全電路模型構建方法

有效

• 申請號: 202110281079.X
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112765836B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陳恒林;許哲翔
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/23;G06F30/30
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種變頻驅動系統傳導電磁干擾的全電路模型構建方法，所述變頻驅動系統包括直流源、濾波電感、支撐電容、放電電阻、逆變器以及感應電機，其中直流源的正極與濾波電感的一端相連，濾波電感的另一端與支撐電容的一端、放電電阻的一端以及逆變器直流側正極端口相連，直流源的負極與支撐電容的另一端、放電電阻的另一端以及逆變器直流側負極端口相連，逆變器的交流側與感應電機連接；其特征在于，所述全電路模型構建方法包括如下步驟：

(1)建立變頻驅動系統傳導電磁干擾的電磁干擾源模型；

(2)建立變頻驅動系統傳導電磁干擾路徑的結構件高頻電路模型；

(3)建立變頻驅動系統傳導電磁干擾路徑的無源元件高頻等效電路模型，具體實現方式如下：

3.1對于系統中的任一無源元件即濾波電感、支撐電容或放電電阻，采用阻抗分析儀測試無源元件在傳導電磁干擾頻率范圍內的阻抗幅頻特性曲線，根據阻抗幅頻特性曲線測試結果中諧振點個數，確定無源元件的高頻等效電路模型；

3.2初始化一定規模的種群，種群中的每一個體均由N維向量表示，N為無源元件高頻等效電路模型中的元件個數，向量中的N個元素值即對應這N個元件的參數值，初始化種群中的個體初值采用元件數據手冊給定值的50％到150％范圍內隨機搜索確定；

3.3采用遺傳算法通過個體進行交叉變異使得種群不斷迭代更新，最終提取輸出最優個體，作為無源元件高頻等效電路模型的模型參數；

(4)建立變頻驅動系統傳導電磁干擾路徑的供電線纜高頻電路模型；

(5)建立變頻驅動系統傳導電磁干擾路徑的電機高頻阻抗模型；

(6)建立變頻驅動系統的控制模型；

(7)根據變頻驅動系統傳導電磁干擾機理，將步驟(1)～(6)中構建得到的模型進行連接，從而得到變頻驅動系統傳導電磁干擾完整的全電路模型，并在逆變器直流輸入端口和交流輸出端口添加電壓電流測量裝置。

2.根據權利要求1所述的全電路模型構建方法，其特征在于：所述步驟(1)的具體實現方式為：以逆變器內IGBT模塊開關動作產生的電壓變化率和電流變化率作為干擾源，利用器件參數化特征建模工具采用器件數據手冊中的特性曲線提取模型靜態參數，采用器件數據手冊中的開通關斷特性參數提取模型動態參數，生成可導入電路仿真平臺的IGBT模塊器件級行為模型即所述的電磁干擾源模型。

3.根據權利要求1所述的全電路模型構建方法，其特征在于：所述步驟(2)的具體實現方式為：在三維機械設計軟件中建立逆變器的金屬箱體及其銅排和疊層母排的三維結構尺寸模型，并將其導入高頻寄生參數仿真軟件中，通過在寬頻帶內進行有限元掃頻仿真分析，得到傳導電磁干擾頻率范圍內的結構件高頻電路模型，其中掃頻范圍為140kHz～30.01MHz，覆蓋整個傳導電磁干擾頻率范圍，掃頻步長為10kHz，保證足夠頻率點下的高頻寄生參數數據用于模型擬合；由于掃頻分析中各頻率點仿真計算相互獨立，因此采用計算機多核并行計算可加速仿真提取高頻寄生參數。

4.根據權利要求1所述的全電路模型構建方法，其特征在于：所述遺傳算法采用的適應度函數表達式如下：

其中：F為適應度函數值，f_i為傳導電磁干擾頻率范圍內的第i個頻率點，f_k為無源元件阻抗幅頻特性曲線中第k個諧振點的頻率，Z_i為無源元件在第i個頻率點對應的阻抗測試結果值，Z_i′為基于個體模型參數下在第i個頻率點對應的無源元件高頻等效電路模型阻抗值，n為傳導電磁干擾頻率范圍內的頻率點個數，m為無源元件阻抗幅頻特性曲線中的諧振點個數，||表示取模。