基于随机信号的PWM技术研究

发布时间：2020-07-08 15:00

【摘要】：随着脉冲宽度调制(PWM)技术在电力电子系统中应用得越来越广泛,其引发的谐波电磁干扰等问题也就引起了人们的重视。本文从产生谐波电磁干扰的原因及其自身特征着手,以DC/DC变换器作为研究对象,引入随机PWM技术,可以将集中于原开关频率及其倍频处的谐波能量比较均匀地分布在整个频段上,使得原离散谐波频谱变为一个均匀的连续频谱,从而有效地降低电磁干扰问题。本文主要的研究工作如下:(1)对固定周期PWM、随机脉冲位置PWM、随机占空比PWM和随机开关频率PWM的功率谱密度表达式进行了推导及分析,重点研究了定占空比随机载波频率调制(Random Carrier-Frequency Modulation with Fixed Duty Cycle,RCFMFD)和占空比可变的随机载波频率调制(Random Carrier-Frequency Modulation with Variable Duty Cycle,RCFMVD)两种策略。在MATLAB中设计了 RCFMFD和RCFMVD两种仿真模型,同固定周期PWM对比,验证了这两种方法均能使离散的谐波分布变得更加均匀连续。(2)基于仿真和实验研究的需要提出了 Buck开关电源的基本要求,并设计了电路的L、C参数以及开关管、二极管的选型;在仿真模型中分析了固定周期PWM、RCFMFD和RCFMVD三种调制方法的二极管端电压、电感电流波形的功率谱密度,结果表明两种随机调制的谐波能量均匀地分布在整个频段上,改善了电路产生的电磁干扰等问题。但由于RCFMVD的负载电压纹波太大,不满足设计要求,最终实验验证选择RCFMFD调制策略。(3)提出了 Buck开关电源的总体方案,对其中的硬件电路和软件(包括随机数位长、PID控制算法、RCFMFD算法等)进行了设计。然后搭建了近场干扰和传导电磁干扰实验测试系统,并对其组成以及测试参数等做了阐述。实验结果表明,两种随机调制策略能有效抑制集中在原开关频率及其倍频处的谐波能量,使其均匀地分布在整个频段范围内,改善了 Buck开关电源中近场干扰的影响;实验也表明,RCFMFD调制策略降低了 Buck开关电源中传导电磁干扰的限值,有效地改善了 DC/DC开关电源的电磁干扰等问题。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.3
【图文】：

图２－２随机开关ＰＷＭ逡逑

45级m序列发生器的仿真模型

级m序列波形

【参考文献】

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本文编号：2746689