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PWM逆变器数字化有源共模EMI滤波器研究

作　者: 方华松
导　师: 张凯
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: PWM逆变器共模电磁干扰有源EMI滤波器并联补偿电路共模电流能量模拟退火算法 DSP2812
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

电力电子技术的发展使得采用脉宽调制(PWM)方式的逆变器得到了广泛的应用,如变频器,不间断电源(UPS)等。然而,高速半导体开关器件,如IGBT、MOSFET的高频通断会产生很高的dv/dt,di/dt,形成很强的电磁干扰(EMI)。在实际装置中,共模EMI往往是传导EMI(尤其是在MHz以上)的主要组成成分。并且,由于共模电流要流经地线形成共模回路,所以共模回路的面积比差模干扰回路大得多,具有“天线”效应,将产生严重的辐射干扰,因此共模EMI也是产生辐射EMI的主要原因。所以,共模EMI应该是开关变换器EMI治理的主要对象。本文针对PWM逆变器提出了一种新颖的数字化有源共模EMI滤波器,它利用当今先进的数字信号处理器和先进的智能优化算法,来实现共模EMI的数字化抑制。这种滤波器从结构上看包括以下三个部分:①共模电流的检测及处理;②基于模拟退火算法的数字闭环控制系统;③并联补偿电路。文中首先根据逆变器直流输入电压等级的不同提出了两种并联补偿电路,一种是直接并联补偿电路,一种是间接并联补偿电路。为了解决补偿共模电流与逆变器自身产生的共模电流之间的相位同步问题,本文提出了一种基于电流能量指标的共模噪声评估手段,和基于模拟退火算法的智能优化搜索闭环控制算法。随着补偿共模电流与系统原共模电流之间相位偏移量的不同,补偿后共模电流能量将出现多个极小值和一个全局最小值。因此当相位偏移量变化范围较大时,闭环搜索算法能否在大范围内找出补偿后共模电流能量最小值,以便对补偿电路驱动脉冲前后沿做出最优调整,就成为搜索算法优化性能的关键。本文提出的模拟退火算法可以避免搜索过程陷入局部极小,并最终趋于问题的全局最优解,并且其算法简单、鲁棒性好、通用易实现。最后本文在基于TI最新一代DSP TMS320F2812控制器的单相半桥逆变器加数字化有源共模EMI滤波器的实验平台上做了实验,实验结果表明逆变器工作时共模干扰得到了很好的抑制,验证了本文所提出的数字化有源共模EMI滤波器的正确性和有效性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-20
  1.1 电力电子装置的电磁兼容问题  10-11
  1.2 形成电磁干扰的基本要素  11-12
  1.3 电力电子装置引入的电磁干扰的源和传播途径  12-13
  1.4 电力电子装置共模传导EMI 研究现状  13-18
  1.5 课题背景与本文的主要研究内容  18-20
2 PWM 逆变器共模EMI 及其并联有源滤波器  20-37
  2.1 引言  20
  2.2 PWM 逆变器及其共模EMI 分析  20-26
  2.3 数字化并联有源滤波器的实现形式研究  26-36
  2.4 本章小结  36-37
3 基于模拟退火算法的闭环控制系统  37-55
  3.1 引言  37
  3.2 不同特性补偿波形对补偿效果的影响  37-42
  3.3 基于共模电流能量的共模噪声评估手段  42-43
  3.4 模拟退火算法在数字化共模EMI 抑制技术中的应用  43-53
  3.5 本章小结  53-55
4 系统结构及实验结果  55-66
  4.1 引言  55
  4.2 实验系统结构及控制软件设计  55-63
  4.3 实验结果及分析  63-65
  4.4 本章小结  65-66
5 全文总结  66-69
  5.1 本文工作总结  66-67
  5.2 工作展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文  75

PWM逆变器数字化有源共模EMI滤波器研究

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