扩频调制技术抑制变换器电磁干扰的研究

发布时间：2017-06-22 11:10

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【摘要】：传统的逆变器采用的是固定频率的PWM波，会引起突出的电磁干扰问题，这是逆变器必须面对和解决的问题，扩频调制技术相对固定开关频率的PWM控制，它的开关频率是时时刻刻发生改变的，并且围绕某个固定的频率变化，根据保证时域能量分布不变的情况下，频域的能量守恒的帕斯瓦尔(Parseval)定理，由于频域的能量不变，频谱会在频域内发生扩散，所以其谐波的幅值会降低，自然而然会降低由谐波幅值引起的电磁干扰。 本文首先对扩频调制技术的基本原理进行了介绍，对扩频调制技术中出现的相关参数作出解释。结合对正弦载波调制的方法和公式，将其运用于调制PWM载波中，分析了PWM波调频后的频谱，并对频谱高频出现的重叠现象进行解释。然后通过Matlab中Simulink分别仿真正弦波、三角波、锯齿波这三种调制波调制后扩频PWM，分析各自调制后频谱结构特点和幅度衰减特性，找出调制参数对频谱的影响，，以便预测实际三种调制波形调制后的扩频PWM的频谱。 为了使电路能够有扩频调制的功能，本文采用数字电路控制的方法实现扩频调制控制，数字电路采用FPGA实现了正弦波、三角波及锯齿波调制的PWM波输出，并对FPGA的外围电路和程序设计思路作出了说明。通过FPGA实际生成的三种调制波调制后扩频PWM和Matlab仿真所得三种调制波调制后的扩频PWM的频谱进行对比，验证了FPGA生成了正确的扩频PWM，并发现正弦波对谐波幅度的抑制效果最好。最后通过实际控制输出交流电压110V，接100,900W电阻负载的单相逆变电路，研究三种调制波形在不同的调制参数下对电流差模和共模频谱峰值衰减效果的差别。通过对比未扩频时的电流差模和共模，发现三种调制波形中正弦波取得了最好的对电流差模和电流共模频谱峰值的衰减效果，并且在50Hz调制频率和50的调制指数的条件下，电流差模频谱的峰值减小了13.6db。效果很明显。
【关键词】：电磁干扰 扩频 逆变器 调制 频谱
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题的研究背景9-12
• 1.2 课题的意义12-13
• 1.3 扩频调制技术的研究背景13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 2 扩频调制技术基本原理分析16-23
• 2.1 扩频调制的基本原理16-20
• 2.2 PWM 波的调制20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 调制波形的优化选取23-32
• 3.1 调制波形优化选取的目的23
• 3.2 扩频调制 SIMULINK 仿真模型的搭建23-25
• 3.3 正弦波调制及其频谱25-27
• 3.4 三角波调制及其频谱27-28
• 3.5 锯齿波调制及其频谱28-31
• 3.6 本章小结31-32
• 4 扩频调制电路设计32-40
• 4.1 扩频调制电路的实现方式32-33
• 4.2 基于 FPGA 控制的扩频调制电路33-39
• 4.3 本章小结39-40
• 5 实验结果和分析40-59
• 5.1 FPGA 生成的扩频 PWM 波频谱分析40-44
• 5.2 扩频调制后的逆变器输出波形44-53
• 5.3 扩频调制对电流差模和共模的抑制53-58
• 5.4 本章小结58-59
• 6 全文总结59-61
• 6.1 本文工作的总结59
• 6.2 工作展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65

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本文编号：471617