数字有源EMI滤波控制系统模型及其建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数字有源EMI滤波控制系统模型，其特征在于：包括依次连接的传递函数G

【技术实现步骤摘要】
数字有源EMI滤波控制系统模型及其建模方法


[0001]本专利技术属于电力电子系统的电磁兼容
，涉及一种数字有源EMI滤波控制系统模型，本专利技术还涉及上述模型的建模方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子系统在各个行业的广泛应用和快速发展，电力电子系统的传导电磁干扰越来越严重，对这样的传导电磁干扰的抑制或滤波成为一个行业问题。传统的无源EMI滤波器体积大、功耗大，抑制效果不理想，数字有源EMI滤波技术成为超小体积、超低功耗的新兴的滤波技术。但是，这个数字有源EMI滤波技术缺失从自动控制理论角度出发的滤波控制系统模型，所以，根本不能对数字有源EMI滤波系统的自动控制性能进行描述，也无法预测自动控制作用下的滤波效果。所以，本专利技术从控制性能角度出发，专利技术了一种数字有源EMI滤波控制系统模型及其建模方法，可以描述数字有源EMI滤波控制系统的自动控制性能和滤波效果。
[0003]另外，数字有源EMI滤波器的稳定性也很重要，如果数字有源EMI滤波系统不稳定，不仅对开关功率变换器的传导电磁干扰没有滤波效果，反而会增大被滤波开关功率变换器的电磁干扰，使得开关功率变换器不能正常工作，或者影响同一电路中的其它周围电子设备的工作性能。目前缺失一个能够评价数字有源EMI滤波系统稳定性的数学模型，用以评价数字有源EMI滤波控制系统的稳定性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种数字有源EMI滤波控制系统模型，采用该模型能够用来评价数字有源EMI滤波控制系统的稳定性能。
[0005]本专利技术所采用的第一种技术方案是，数字有源EMI滤波控制系统模型，包括依次连接的传递函数G
C
、传递函数G
DAC
、传递函数G
RFT
、传递函数G
OP
及传递函数G
com_net
，传递函数G
com_net
连接传递函数G
se
，传递函数G
se
连接传递函数G
ADC
；
[0006]其中，传递函数G
ADC
为ADC模数转换模块中传递函数；传递函数G
se
是电流检测传感器的传递函数；G
com_net
为EMI噪声源和EMI敏感单元并联的等效回路的传递函数；G
OP
为放大器模块中的传递函数；传递函数G
RFT
为射频变压器的传递函数；传递函数G
DAC
为数模转换模块的传递函数；传递函数G
C
数字控制器的传递函数。
[0007]本专利技术采用的第二种技术方案是，数字有源EMI滤波控制系统模型的建模方法，具体包括如下步骤：
[0008]步骤1，采用如下公式(1)确定数字控制器中的传递函数G
C
；
[0009][0010]其中，K
P
为比例系数；K
I
为积分系数；s为复频率变量；
[0011]步骤2，采用如下公式(2)确定DAC数模转换模块的传递函数G
DAC
，若DAC数模转换模
块采用n1位的DAC芯片，参考电压位则：
[0012][0013]步骤3，确定射频变压器的传递函数G
RFT
；
[0014]步骤4，采用如下公式(3)确定放大器模块的传递函数G
OP
：
[0015][0016]步骤5，采用如下公式(4)确定EMI噪声源和EMI敏感单元并联的等效回路的传递函数G
com_net
：
[0017][0018]步骤6，确定数字有源EMI控制系统检测电路的传递函数G
se
，设传感器的变比为n
sense
，则：
[0019]G
se
＝1/n
sense
ꢀꢀ
(5)；
[0020]步骤7，确定ADC模数转换模块的传递函数G
ADC
，若ADC数模转换模块采用n2位的DAC芯片，参考电压位则：
[0021][0022]步骤8，建立数字有源EMI滤波控制系统的稳定性数学模型；
[0023]步骤9，采用如下公式(7)确定无有源EMI滤波器时的电流衰减G
NF
；
[0024][0025]步骤10，采用如下公式(8)确定带有有源EMI滤波器时干扰源I
NS
作用下的电流衰减为：
[0026][0027]进而得出：
[0028][0029]步骤11，采用如下公式(10)求数字有源EMI滤波器的滤波性能数学模型：
[0030][0031]步骤8的具体过程为：从闭环控制系统中，将系统环路中的每个增益相乘就可以得到数字有源EMI滤波控制系统的稳定性数学模型G
Stable
：
[0032][0033]步骤11中，采用如下公式(12)确定数字有源EMI滤波器的电流衰减G
CA_DAEF
：
[0034][0035]步骤11中，采用如下公式(13)确定被滤波的干扰电流：
[0036][0037]本专利技术的有益效果是，本专利技术从控制性能角度出发，专利技术了一种数字有源EMI滤波控制系统模型及其建模方法，可以描述数字有源EMI滤波控制系统的自动控制性能和滤波效果。从数字有源EMI滤波器稳定性能的角度出发，专利技术了一种数字有源EMI滤波控制系统稳定性模型及其建模方法，可以描述和评价数字有源EMI滤波控制系统稳定性能。
附图说明
[0038]图1为本专利技术中电流检测电流注入的数字有源EMI滤波器的原理图；
[0039]图2为本专利技术中数字有源EMI滤波控制系统模型图；
[0040]图3为本专利技术中无有源EMI滤波器时干扰电流源I
NS
作用下的电磁干扰电路图；
[0041]图4为本专利技术中带有有源EMI滤波器时干扰源I
NS
作用下的电磁干扰电路图；
[0042]图5为本专利技术中数字有源EMI滤波器中放大器产生的注入电压源V
OP_O
作用下的电磁干扰电路图；
具体实施方式
[0043]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0044]本专利技术提供一种数字有源EMI滤波控制系统模型，
[0045]图1是电流检测电流注入的数字有源EMI滤波器原理图，图中可以分为三部分，分别是EMI噪声源、电流检测电流注入单元以及EMI敏感单元。
[0046]其中，EMI噪声源由噪声源电流I
NS
和噪声源阻抗Z
NS_P
并联形成，EMI敏感单元中有电磁干扰的负载阻抗Z
VL
。
[0047]电流检测电流注入单元中间包含ADC模数转换模块、数字控制器(FPGA/DSP)模块、DAC数模转换模块、射频变压器模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.数字有源EMI滤波控制系统模型，其特征在于：包括依次连接的传递函数G
C
、传递函数G
DAC
、传递函数G
RFT
、传递函数G
OP
及传递函数G
com_net
，传递函数G
com_net
连接传递函数G
se
，传递函数G
se
连接传递函数G
ADC
；其中，传递函数G
ADC
为ADC模数转换模块中传递函数；传递函数G
se
是电流检测传感器的传递函数；G
com_net
为EMI噪声源和EMI敏感单元并联的等效回路的传递函数；G
OP
为放大器模块中的传递函数；传递函数G
RFT
为射频变压器的传递函数；传递函数G
DAC
为数模转换模块的传递函数；传递函数G
C
数字控制器的传递函数。2.根据权利要求1所述的数字有源EMI滤波控制系统模型的建模方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，采用如下公式(1)确定数字控制器中的传递函数G
C
；其中，K
P
为比例系数；K
I
为积分系数；s为传递函数G
C
是原函数经过拉普拉斯变换后的表达式；步骤2，采用如下公式(2)确定DAC数模转换模块的传递函数G
DAC
，若DAC数模转换模块采用n1位的DAC芯片，参考电压位则：步骤3，确定射频变压器的传递函数G
RFT

【专利技术属性】
技术研发人员：姬军鹏，李海红，陈文洁，路景杰，杨惠，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：