基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法技术

本发明专利技术涉及开关电源的传导干扰领域，且公开了基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，包括以下步骤：第一步：分数阶Chen混沌系统进行基于Adomian算法的数值仿真；第二步：通过初始化阶数输出Lyapunov指数谱，然后进行仿真；第三步：对分数阶Chen混沌系统进行复杂度分析，得出目标阶数下的Chen混沌系统的混沌吸引子；第四步：基于目标阶数下的Chen混沌系统的混沌吸引子，生成分数阶混沌PWM；本发明专利技术技术基于分数阶Chen混沌系统和混沌扩频理论，实现了源头处抑制反激电路传导电磁干扰，既能够为开关电源研究者提供新思路，又拓宽了分数阶混沌信号在抑制传导干扰上的应用研究。研究。研究。

【技术实现步骤摘要】
基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法


[0001]本专利技术涉及开关电源的传导干扰领域，具体为基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法。

技术介绍

[0002]高频化的功率器件决定了开关电源在工作中必然产生极大的瞬变电压和电流，从而导致了开关电源自身及其周围的EMC环境不容乐观，电气设备的可靠性受到严重影响，且干扰能量多以传导干扰为主。因此，对开关电源中传导干扰的机理和抑制技术研究一直是领域研究的热点。
[0003]近年来混沌理论在电力电子、通信领域、同步控制等领域的广泛应用。研究表明，若可以把电磁干扰的能量均匀分布在整个频域范围，就能做到削弱EMI的峰值，使受测产品达到电磁兼容的标准，而混沌扩频技术可以做到不降低开关电源的效率下实现这个策略，受到广泛关注。
[0004]常规脉冲宽度调制(PWM)下的开关变换器开关频率是固定的，有研究表明，在其工作中，输出电压存在谐波分量，皆分布于开关频率及其倍频处，不难看出，功率开关管是电磁干扰的主要源头之一。为了实现从源头的EMI主动抑制，混沌扩频技术应运而生，利用混沌系统连续频谱的特性，混沌化的PWM可以将EMI的峰值能量打散分布在周围的频段，从而使离散的EMI能量连续化，有效降低EMI峰值，达到抑制EMI的目的，为此我们提出了基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，解决了上述的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，包括以下步骤：
[0009]第一步：分数阶Chen混沌系统进行基于Adomian算法的数值仿真；
[0010]第二步：通过初始化阶数输出Lyapunov指数谱，然后进行仿真；
[0011]第三步：对分数阶Chen混沌系统进行复杂度分析，得出目标阶数下的Chen混沌系统的混沌吸引子；
[0012]第四步：基于目标阶数下的Chen混沌系统的混沌吸引子，生成分数阶混沌PWM；
[0013]第五步：进行5V/1A反激电路样机测试；
[0014]第六步：获取5V/1A反激电路样机测试结果以及对其进行分析；
[0015]第七步：电源端传导骚扰测试；
[0016]第八步：获取对反激电路的传导抑制效果最佳阶数的混沌PWM。
[0017]优选的，所述第二步中的Lyapunov指数谱输出过程如下：
[0018]S1：开始，初始化阶数q＝0.72；
[0019]S2：Adomian分解法求解混沌序列；
[0020]S3：QR分解算法求解LEs，阶数q+0.002；
[0021]S4：对比阶数q，q小于1.12重新回到第二步进行求解，大于1.12，输出Lyapunov指数谱。
[0022]优选的，所述第三步中分数阶Chen混沌系统复杂度分析内容如下：分数阶混沌系统的复杂度随阶数q的增加呈减小的趋势。
[0023]优选的，所述第四步中的生成分数阶混沌PWM包括以下内容：通过MATLAB对分数阶Chen的数值求解得到x,y,z三组混沌序列，选取其中一组进行归一化处理得到的混沌序列，在数值求解中求解次数为100000次，采取隔九个取一个的方法提取10000个数据传输到单片机的flash中，被单片机的内部程序计算调制呈混沌化的三角载波，反激电路的反馈信号与混沌三角载波进行比较，通过stm32的端口输出混沌PWM，三角波的频率即为输出PWM的频率。
[0024]优选的，第七步中电源端传导骚扰测试包括以下内容：
[0025]S1：进行传导EMI测试环境搭建；
[0026]S2：对实验结果进行分析。
[0027]优选的，最佳阶数的混沌PWM为2.28阶的混沌PWM。
[0028]优选的，第三步中对分数阶Chen混沌系统进行复杂度分析包括排列熵算法计算混沌序列的复杂度、谱熵算法计算混沌序列的复杂度以及C0复杂度计算混沌序列的复杂度三种计算方式。
[0029](三)有益效果
[0030]与现有技术相比，本专利技术提供了基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，具备以下有益效果：
[0031]1、该基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，目前对于整数阶下的混沌扩频抑制EMI的研究不少，但对于分数阶下的混沌PWM控制策略的研究却有点罕见，而且大多数分数阶混沌系统的研究对象是非隔离型变换器。因此，本专利技术技术基于分数阶Chen混沌系统和混沌扩频理论，实现了源头处抑制反激电路传导电磁干扰，既能够为开关电源研究者提供新思路，又拓宽了分数阶混沌信号在抑制传导干扰上的应用研究。
附图说明
[0032]图1为2.70阶Chen混沌系统x,y,z的时域信号曲线示意图；
[0033]图2为2.70阶Chen混沌系统x,y,z的混沌相图示意图；
[0034]图3为分数阶混沌系统Lyapunov指数谱算法流程示意图；
[0035]图4为阶数q变化时x序列的Lyapunov指数谱示意图；
[0036]图5为阶数q变化时y序列的Lyapunov指数谱示意图；
[0037]图6为阶数q变化时x、y、z序列的Lyapunov指数谱示意图；
[0038]图7为混沌PWM生成原理示意图；
[0039]图8为单片机输出PWM实测图及FFT示意图；
[0040]图9为反激电路样机原理示意图；
[0041]图10为反激电路PCB板示意图；
[0042]图11为反激电路测试样机示意图；
[0043]图12为定频150kHz输出电压示意图；
[0044]图13为定频150kHz输出电流示意图；
[0045]图14为AC电源提供220V交流示意图；
[0046]图15为220V交流输入MOSFET漏源极电压示意图；
[0047]图16为定频、不同阶数Chen混沌PWM控制下漏源极电压FFT图示意图；
[0048]图17为传导EMI测试环境搭建示意图；
[0049]图18为定频150kHz L线传导干扰测试结果示意图；
[0050]图19为3阶Chen混沌PWM L线传导干扰测试结果示意图；
[0051]图20为2.7阶Chen混沌PWM L线传导干扰测试结果示意图；
[0052]图21为2.28阶Chen混沌PWM L线传导干扰测试结示意图；
[0053]图22为L线传导干扰测试对比(峰值)示意图；
[0054]图23为L线传导干扰测试对比(平均值)示意图。
具体实施方式
[0055]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：分数阶Chen混沌系统进行基于Adomian算法的数值仿真；第二步：通过初始化阶数输出Lyapunov指数谱，然后进行仿真；第三步：对分数阶Chen混沌系统进行复杂度分析，得出目标阶数下的Chen混沌系统的混沌吸引子；第四步：基于目标阶数下的Chen混沌系统的混沌吸引子，生成分数阶混沌PWM；第五步：进行5V/1A反激电路样机测试；第六步：获取5V/1A反激电路样机测试结果以及对其进行分析；第七步：电源端传导骚扰测试；第八步：获取对反激电路的传导抑制效果最佳阶数的混沌PWM。2.根据权利要求1所述的基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，其特征在于：所述第二步中的Lyapunov指数谱输出过程如下：S1：开始，初始化阶数q＝0.72；S2：Adomian分解法求解混沌序列；S3：QR分解算法求解LEs，阶数q+0.002；S4：对比阶数q，q小于1.12重新回到第二步进行求解，大于1.12，输出Lyapunov指数谱。3.根据权利要求1所述的基于混沌信号抑制反激电路传导电磁干扰的设计方法，其特征在于：所述第三步中分数阶Chen混沌系统复杂度分析内容如下：分数阶混沌系统的复杂度随阶数q的增加呈减小...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨汝，钟振业，揭海，杨红，刘佐濂，胡维，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：