混沌频率调制降低开关电源传导EMI的研究

利用混沌频率调制技术从噪声产生源头上降低了开关电源传导电磁干扰。将蔡氏电路产生的混沌信号加入脉宽调制芯片,实现了混沌频率调制技术,使开关频率随混沌信号随机变化。简单分析了混沌频率调制降低EMI噪声的原理,并试制了一台混沌频率调制反激变换器电源样机。给出了开关管电流信号的频谱以及传导干扰测试的结果。实验结果表明,该技术能有效降低开关谐波峰值,使开关电源易于通过EMI测试,因此极具应用前景。     

周期函数频率调制降低EMI水平研究

周期函数频率调制是降低电路EMI水平的一个有效方法,但国内对其研究很少.这里论述了周期函数频率调制的调制波形、调制系数、调制频率的选择与降低电路传导EMI的关系.分析了占空比的选择对电路传导EMI大小的影响,指出当占空比为0.5时,开关电压功率谱达到最大值.此处还讨论了周期函数频率调制在降低电路传导EMI的同时对输出电压纹波的影响.最后通过搭建一个功率为7.5 W、频率为200 kHz的闭环Boost电路对结论进行了验证.从实验和理论两方面对周期频率调制技术进行了全面深入地分析和阐述.     

混沌调制对开关变换器EMI抑制有效性的实验研究

探讨了混沌频率调制技术诳元关变换器中抑制电磁干扰(EMI)的实际效果.提出将蔡氏电路加入脉宽调制电路,实现混沌频率调制技术,开关频率随混沌信号随机变化.分析了混沌频率调制抑制EMI噪声的原理,并建立了双管正激变换器的实验样机.实验结果证明,该技术不但具有有效降低开关谐波峰值和对输出电压影响不大的优点,而且电路实现简单,是解决开关变换器电磁兼容性问题的一种新的有效途径.     

串联谐振型DAB变换器EMI优化调制策略

串联谐振型双有源桥式(DAB)变换器(DBSRC)具有损耗小、效率高、电磁兼容性能良好等优点,常常作为储能应用中的双向DC/DC变换器的首选。然而,传统移相调制策略会导致变换器产生严重的电磁噪声,因此,此处提出了一种基于频率随机变化以改善DBSRC电磁干扰(EMI)噪声的变开关频率调制策略。通过建立DBSRC的高频等效模型,分析了DBSRC EMI噪声产生原因和传导路径,并通过变开关频率调制技术以改善DBSRC的EMI性能。仿真和实验表明所采用的变开关频率调制方法对DBSRC的EMI性能有显著的降低。与移相调制方法相比,在高频处,DBSRC的EMI噪声峰值由90 dB/μV下降到78 dB/μV。     

功率变换器多开关状态下的传导电磁干扰预测

针对一个周期内多开关状态的功率变换器,建立基于IGBT模块的等效噪声源模型,并提出分区域的方法预测其传导电磁干扰,建立一个涵盖整个交流输出周期内不同负载电流水平的噪声源模型的集合。分析一个开关周期内由各个开关脉冲引起的传导干扰噪声的关系,一个交流输出周期内总的噪声通过频域内的叠加来获得。保持传播路径一致的情况下,将整个交流输出频率信号划分成4个区域,在每个区域内,传导干扰噪声用相应的噪声源模型计算,一个交流输出周期内的噪声通过4个区域内的结果联合计算得出。实验和仿真结果表明,预测结果有较好的精确度,可以实现整个传导干扰频段内的电磁干扰噪声预测。     

基于混沌扩频的双级矩阵变换器调制策略的研究

双级矩阵变换器由于具有优良的输入输出性能而受到广泛关注。在对双级矩阵变换器调制策略分析的基础上,将扩频调制策略引入到输出双级矩阵变换器调制策略中来抑制电磁干扰和噪声。将混沌扩频技术用于双级矩阵变换器中,用混沌信号改变固定开关频率。为了不影响整流级的零电流换流,采用整流侧和逆变侧同步扩频策略,降低了开关频率和倍频处的谐波幅值,从而达到降低电磁干扰和噪声的目的,仿真结果证实了混沌扩频调制策略的可行性。     

基于dSPACE的永磁同步电机低振动噪声控制策略

为降低变频器供电引起的永磁同步电机(PMSM)电磁振动噪声,首先理论分析了变频器引入的PMSM振动噪声源,然后利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,通过d SPACE进行编译并控制一台PMSM,比较了随机开关频率调制技术和死区补偿技术降低振动噪声的优缺点,提出一种混合随机开关频率-死区补偿技术。试验结果表明,此方法综合随机开关频率调制技术和死区补偿技术的优点,能降低逆变器引入电流谐波引起的中低频振动噪声和逆变器开关频率与电流谐波相互作用引起的高频振动噪声。     

基于RPWM的变频器降噪研究

本文针对变频器供电交流传动系统带来的噪声问题,提出了一种随机开关频率与空间电压矢量调制结合的新方法,即可变延迟开关周期PWM方法(VDRPWM),以实现开关频率随机化;并以某型电机的变频器为研究对象,设计了三相空间电压矢量控制的电机系统.并利用Matlab/Simulink对三相空间电压矢量控制电机系统进行了仿真,研究结果表明该方法能明显减弱系统的二次以及高次谐波,降低了系统的噪声.该方法实现简单,对于大容量电机具有一定的应用前景.     

汽车暖风电机系统低噪声脉宽调制策略研究

以汽车暖风电机为研究对象,提出了一种基于空间矢量脉宽调制技术的电机系统减振降噪方法。分析了固定频率脉宽调制以及随机周期(即开关频率随机)调制信号的功率密度谱。对传统系统及提出的随机开关频率SVPWM系统运用MATLAB/Simulink进行了仿真,对电机输入电流进行了频谱分析,对随机程度过大时系统易出现振荡情况给予考虑,并选择了合适参数。仿真结果表明,该方法可以使谐波谱分布均匀化,从而降低系统的振动噪声,降低其对周边电子电气设备的干扰。     

级联多电平逆变器优化调制策略

针对于传统的级联H桥多电平逆变器多载波调制策略存在的不足,提出一种优化调制策略。首先利用单极倍频调制技术对PD调制策略进行优化,使得开关管在等效开关频率保持不变的情况下,最高开关频率降为原来的1/2,然后将各个单元的触发脉冲信号以1/4周期为单位进行轮换,经过3/4个周期后实现了各个单元的功率均衡。该方法控制简单,具有比载波移相法更优的输出波形质量,且所有单元开关管的工作应力相同,散热分布均匀,有效降低了开关损耗,提高了系统的使用寿命和可靠性。仿真和实验结果验证了该优化调制策略的正确性和可行性。     

混沌映射抑制DC-DC变换器EMI水平的实验研究

探讨了混沌频率调制技术在开关变换器中抑制电磁干扰的实际效果。详细地分析了被调制信号的频谱与混沌系统产生的调制信号的不变密度函数之间的关系。设计了一个简单的、具有均匀分布密度的tent映射混沌电路，并以此电路产生的离散时间混沌信号作为频率调制信号，加入到工作在闭环连续导电模式的Buck变换器中，从而在开关变换器中实现了混沌频率调制，使开关频率随混沌信号随机变化。实验结果证明该技术不但具有有效降低开关谐波峰值和对输出电压影响不大的优点，而且实现电路简单，是解决开关变换器电磁兼容性问题的一种新的有效途径和具有应用前景的技术。     

低干扰低损耗新型MOSFET三阶驱动电路

由于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)存在开关速度快、驱动容易等特点，故在变流电路中大量使用，但由此而产生的电磁干扰也越来越严重。驱动电路作为功率单元与控制电路的接口，其性能对电磁干扰的影响十分重要。该文在对MOSFET开关暂态过程进行详细地分析后，提出一种新的驱动电路，该驱动电路在不影响开关速度的情况下可以减小电磁干扰及开关损耗，而且该驱动电路与传统驱动电路相比仅需增加几个额外的低压器件，易于实现。文中最后给出了三阶驱动电路与其它几种不同驱动电路开通与关断时的电压电流波形及相应的传导发射。实验结果表明该驱动电路电磁干扰小，功率损耗低，开关速度快，无电压及电流的过冲现象，实现了驱动电路的优化。     

高频开关电源有源EMI滤波器应用研究

以反激式开关电源为研究平台,详细分析了开关电源中电磁干扰的问题,尤其是共模传导电磁干扰。重点研究基于运算放大器的有源共模传导EMI的抑制方法,并比较采用有源共模EMI滤波器和不采用有源共模EMI滤波器的实验原理及EMI水平。实验证明了该有源EMI滤波器工作稳定,滤波效果良好。     

Spectrum of a frequency modulated pulse width modulation signal

In power electronics, the switching elements are controlled by pulse width modulated (PWM) signals making their currents on and off repeatedly. This might cause electromagnetic interference (EMI) problems especially in switched mode power supplies. One method for mitigating the EMI is to use the frequency modulation technique in the control signal of the switching metal–oxide–semiconductor field‐effect transistor. According to this approach, frequency of the PWM signal is modulated in order to spread its spectrum and hence reduce the EMI levels. This paper presents the theoretical analysis for the spectrum of a frequency modulated PWM signal. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

AC/DC变换器传导EMI实验分析

开关电源传导EMI问题一直都备受关注,目前国内外的研究主要还是定性研究,而定量的分析可以更加准确细致的找出传导EMI形成的机理。针对两种典型工作状态下的AC/DC变换器,测试得到了其传导EMI的频域波形,MOSFET漏极与源极间电压波形以及提取了电路中的主要寄生参数,通过对比与定量的分析计算,找出了其传导EMI几处重要峰值形成的原因。最后得出了变压器原边与副边漏感、MOSFET源极与漏极间寄生电容以及MOSFET与散热片之间的寄生电容,是影响开关电源的传导EMI的重要因素。在开关器件导通或者关断时,开关电源的工作状态发生改变,此时漏感或者器件的寄生电容中的剩余能量会引起高频振荡,进而引起了传导EMI尖峰。     

EMI suppression with switching frequency modulated DC-DC converters

High frequency power semiconductor switches in power converters generate common-mode and differential-mode conduction noise in addition to radiated noise and cross-talk. Compliance with existing EMI standards is expected of switch mode power converters after fabrication. This article discusses a methodology to mitigate conducted noise effectively at the point of its origin using switching frequency modulation. The switching frequency modulation of DC-DC converters results in redistribution of harmonic energy and consequent suppression of peaks in the switching frequency harmonic components. This phenomenon is clearly visible in the experimental results. Therefore it is evident that the size of the EMI filter can be reduced significantly with the suppression of peaks of switching frequency harmonic components by spreading the spectrum appropriately as described in this article. Moreover, the switching frequency modulation can reduce radiated interference as it lowers the peaks of the harmonic components in current carrying conductors     

功率变换器去耦电容参数选择与过电压预测

功率变换器在高速开通与关断的过程中产生的电磁干扰影响系统的正常运行,提出一种基于绝缘栅双极晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)开关模块的功率变换器电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)噪声源建模方法,可以精确的预测整个传导干扰频段内的EMI噪声。分析去耦电容对电路的影响,基于IGBT模块等效电磁干扰噪声源模型来预测功率变换器产生的过电压,通过对过电压的分析选择去耦电容的参数,整个分析体现如何应用该模型进行参数选择的过程。最后,仿真和实验表明参数选择的正确性。     

开关频率抖动技术中调制波优化选取的理论分析

本文采用解析式的方法描述开关频率抖动的过程，对三种常用的正弦波、三角波及指数波在调制正弦载波信号时产生的频谱结构进行详细的计算和分析，得出采用三角波调制可以产生最优的频谱峰值幅度衰减。总结产生不同频谱结构的现象和原因，以此预测任意周期性调制波形对PWM载波调制后的频谱结构，有助于在应用开关频率抖动法降低变换器电磁干扰时调制波形的优化选取。     

开关电源中印刷电路板寄生参数对传导电磁干扰影响的研究

研究了开关电源中印刷电路板寄生参数及功率器件瞬态特性产生的传导电磁干扰现象。针对半桥型DC／DC变换器电路拓扑，使用Cadence软件中的Specctra Quest工具提取了印刷电路板上主要印制线的寄生参数，通过噪声等效电路模型的仿真计算，表明高频情况下印刷电路板寄生参数对传导电磁干扰有较大的影响。最后，对两台原理样机(仅印刷电路板布线不同)的工作波形进行了实验测试，实验结果表明功率器件开通和关断瞬间形成的电压和电流突变而造成的高频振荡现象与电路杂散参数有关。最后，对两台原理样机(仅印刷电路板布线不同)的工作波形进行了实验测试，实验结果表明功率器件开通和关断瞬间形成的电压和电流突变而造成的高频振荡现象与电路杂散参数有关，说明在不改变原理电路的条件下，通过合理设计印刷电路板布线可以有效提高开关电源的EMC性能。     

EMI滤波器技术在开关电源中的应用与研究

开关电源由于其可靠性高、输出稳定等优点而广泛应用于电力电子系统中,但其自身产生的电磁干扰对整个系统的影响不容忽视。为了抑制开关电源所产生的传导电磁干扰,提出了集成EMI滤波的级联技术,并针对功率变换器的输出波形进行仿真。仿真实验结果表明:这种级联的集成EMI滤波器对谐波有良好的抑制作用。