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频率抖动技术抑制变换器电磁干扰的研究

作　者: 周正
导　师: 王世山
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电磁干扰 频率抖动 变换器 调制 频谱特征 电压纹波 DSP
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 212次
引　用: 2次
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内容摘要


电磁兼容问题是电源变换器设计中必须面对和解决的问题,而开关频率抖动调制方式提供了一种从干扰源处抑制电磁干扰的措施,其实质在于维持谐波总能量不变而将谐波能量扩散到各次谐波的边带上,使得总体边带的幅度降低,从而降低电磁干扰的水平。本文首先介绍了频率调制原理,并将其运用于对PWM载波的频率调制,详细分析了调频PWM波的频谱特点。其次,为了对调制波形优化选取,本文在现有文献的基础上采用Matlab软件计算出采用正弦波、三角波及指数波作为调制波调制正弦载波时产生的频谱结构特点和幅度衰减特性,以此预测开关管两端电压频谱。结果表明采用三角波调制可以产生较理想的幅度衰减,给出了三种波形调制时对应频谱的分布规律,该规律可以预测其余任意周期性调制波形调制PWM波出现的频谱。并且本文从开环电压纹波、闭环振荡等因素考虑实际变换器电路中对开关频率偏移的限制。为了实现具有频率抖动功能的电路,本文分别采用外部调制信号结合控制芯片的方法和数字DSP控制的方法实现了频率抖动的控制,在简要地给出芯片UC3844振荡电路原理的基础上制作了模拟调制电路,主要实现了正弦波、三角波及近似指数波的电路,调制波形的幅度、频率、占空比(对方波和三角波)连续可调,便于选择合适的调制参数。数字电路采用DSP2812实现了正弦波、三角波及指数波调制的PWM波输出,并用于开环控制。本文详细地讨论了各模拟调制波形电路的产生过程和参数以及数字调制的流程,给出了由DSP产生的抖动频率的PWM波的测量频谱并进行分析。最后,试制一台30W的反激电源,采用三角波调制的方法实现频率抖动,测量对比固定频率和抖动频率工作时开关管电压及电流频谱,发现频率抖动时电流和电压谐波的幅度在低频范围内比固定频率控制时降低10dB左右,获得了较好的幅度抑制效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-20
  1.1 变换器的电磁干扰及其抑制措施  13-15
    1.1.1 变换器的电磁干扰  13-14
    1.1.2 抑制电磁干扰的措施  14-15
  1.2 课题研究意义  15-17
  1.3 频率抖动技术的研究现状  17-19
  1.4 本文主要内容  19-20
第二章 频率调制基本原理分析  20-28
  2.1 频率调制的基本原理  20-24
    2.1.1 正弦载波的单频调制  20-21
    2.1.2 调频波的频谱与带宽  21-23
    2.1.3 调频波功率  23-24
  2.2 PWM 信号的频率调制  24-27
    2.2.1 PWM 信号单频率调制  24-25
    2.2.2 高次谐波重叠的计算  25-27
  2.3 本章小结  27-28
第三章 调制波形的优化选取  28-45
  3.1 调制波形优化选取的目的  28-30
    3.1.1 调制波形对调频波频谱的影响  28-29
    3.1.2 频谱结构及相关参数  29-30
  3.2 不同调制波形及其对应的调频波频谱  30-40
    3.2.1 正弦调制波  30-32
    3.2.2 三角波调制及频谱  32-35
    3.2.3 指数调制波及频谱  35-39
    3.2.4 调制波形及其对应频谱的一般规律  39-40
  3.3 频率偏移的限制  40-44
    3.3.1 音频范围对边带频率的限制  41
    3.3.2 开环电压纹波  41-43
    3.3.3 闭环引起的振荡及振动噪声  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 频率抖动电路设计  45-63
  4.1 频率抖动电路的实现方式  45-46
  4.2 模拟电路设计  46-53
    4.2.1 UC3844 控制器及其振荡电路  46-49
    4.2.2 调制波形的产生  49-53
  4.3 基于DSP 控制的频率抖动功能电路  53-62
    4.3.1 处理器外围电路  54-56
    4.3.2 频率抖动的软件控制  56-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 实验结果和分析  63-70
  5.1 PWM 波输出及其频谱  63-66
  5.2 开关管电压和电流频谱  66-68
  5.3 输出电压低频纹波  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章 结论和展望  70-72
  6.1 结论  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间所发表的论文  78
攻读硕士学位期间获得荣誉  78

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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