抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法
抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子技术领域，特别设及一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新 型混浊控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的快速发展，电力电子变换器已经广泛应用于生产生活中。但 是电力电子变换器中由于开关器件高频动作所引起的电磁干扰问题同样得到了广泛关注。 CPWM(化aoticPulseWi化hMo化lation，混浊脉宽调制）技术是一种基于混浊理论提出的 用于抑制电力电子变换器电磁干扰的新型调制技术，可W有效降低电力电子变换器开关频 率及其倍数次处的电磁干扰巧lectroma即eticInterference,EMI)峰值。
[0003] 目前，现有的CPWM主要是基于离散型混浊系统，如logistic映射、tent映射、 chebyshev映射等等。但是，现有的CPWM对电力电子变换器Effl的抑制效果有限，会带来很 高的背景噪声，在非开关频率及其倍频处产生大量次谐波，还会产生低频噪声，该些是在抑 制电力电子变换器Effl时所不期望的。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的目的在于提出一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制 方法，该方法能够更为有效的抑制电力电子变换器的电磁干扰，提高电力电子变换器的电 磁兼容性。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种抑制电力电子变换器的电磁干扰 新型混浊控制方法，包括W下步骤：根据多祸卷多翅膀混浊系统状态方程生成多祸卷多翅 膀混浊吸引子，并根据所述混浊吸引子得到所述多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量；对所 述多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量进行采样，W得到混浊序列；根据所述混浊序列得到 频率混浊变化的混浊载波信号，其中，所述混浊载波信号的频率通过如下公式表示；ft= ft+Xi，AtXiG(-l，l)，i= 1，2，...，其中，f。为混浊载波信号的频率，ft为基准载波频 率，Af为最大频率波动值，Xi为所述混浊序列；根据混浊脉宽调制信号与所述混浊载波信 号生成混浊脉冲宽度调制PWM控制信号，W控制所述电力电子变换器。
[0007] 根据本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制方法，通过对 多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量采样得到混浊序列，基于混浊序列生成频率混浊变化的 混浊载波信号，再将调制波信号与混浊载波信号相比较，产生混浊PWM控制信号，W控制电 力电子变换器开关器件，实现基于多祸卷多翅膀混浊系统的CPWM技术。本发明的方法在降 低开关频率及其倍数次Effl峰值的同时，能够减少在非开关频率及其倍数次，特别是低频 段引入的次谐波，从而进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。另外，该方法适用于任何 PWM控制的电力电子变换器中，易于实现，不增加硬件成本，且具有很强的应用性。
[000引另外，根据本发明上述实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制方 法，还可w具有如下附加的技术特征：
[0009] 在一些示例中，多祸卷混浊系统为改进化ua电路，多翅膀混浊系统为两方向分布 平面网格状多翅膀混浊系统。
[0010] 在一些示例中，所述改进化ua电路的无量纲状态方程为：
[0011]
[001引 其中，a= 10，P= 16，C= 0. 3~1为控制参数，(X,C)和fa(y)均为阶梯 波序列，其中fi(x,C)中的C为控制参数。
[001引在一些示例中，当产生偶数个祸卷吸引子时，所述fi(x，C)和f2(y)的具体构造形 式为：
[001 引 其中，Ai=A2〉0,N> 0，M> 0。
[0017] 在一些示例中，所述改进化ua电路可产生祸卷吸引子的数量为 (2化2)X(2M+2)X(2化2)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[001引在一些示例中，当产生奇数个祸卷吸引子时，所述fi(x，C)和f2(y)的具体构造形 式为：
[00引]其中，Ai=A2〉0,N> 1，M> 1。
[002引在一些示例中，所述改进化ua电路可产生祸卷吸引子的数量为 (2化1)X(2M+1)X(2化1)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[0023] 在一些示例中，所述两方向分布平面网格状多翅膀混浊系统的无量纲状态方程 为：
[0024]
[002引其中，
[0028] 其中，F〇=k，Fi= 2A/k，Ei= 0. 5(1+^八处，八，1^，1^。0为系数。
[0029] 在一些示例中，所述两方向分布平面网格状多翅膀混浊系统可产生的翅膀混浊吸 引子的数量为（2化2)X(2M+2)。
[0030] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0031] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0032] 图1是根据本发明一个实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制 方法的流程图；
[003引图2是根据本发明一个实施例的利用改进化ua电路生成的2X2X2祸卷的混浊 吸引子相图，分别为xy平面、yz平面和XZ平面；
[0034] 图3是根据本发明一个实施例的利用两方向分布平面网格状多翅膀混浊系统生 成的2X2翅膀的混浊吸引子相图；
[0035] 图4是根据本发明一个实施例的PWM控制的控制原理图；
[0036] 图5是根据本发明一个具体实施例的Boost变换器的拓扑图W及其Effl干扰路径 图；化及
[0037] 图6是根据本发明一个具体实施例的传统固定频率的PWM、基于离散混浊序列的 CPWMW及基于2X2祸卷混浊系统的CPWM，该3种控制方式下Boost变换器开关器件漏源 电压Vd。的频谱结果对比图。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039] W下结合附图描述根据本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混 浊控制方法。
[0040] 图1为根据本发明一个实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制 方法的流程图。如图1所示，该方法包括W下步骤：
[0041] 步骤S101，根据多祸卷多翅膀混浊系统状态方程生成多祸卷多翅膀混浊吸引子， 并根据混浊吸引子得到多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量。
[0042] 其中，在该步骤中，多祸卷混浊系统例如为改进化ua电路，多翅膀混浊系统例如 为两方向分布平面网格状多翅膀（Shimizu-Morioka，S-M)混浊系统。
[004引更为具体地，改进化ua电路的无量纲状态方程例如为：
[0044]
[004引 其中，a= 10，P= 16，C= 0. 3~1为控制参数，(X,C)和fa(y)均为阶梯 波序列，其中fi(x,C)中的C为控制参数。
[0046] 进一步地，在上式中，如果产生偶数个祸卷吸引子时，则fi(x，C)和f2(y)的具体 构造形式为：
[0049] 其中，Ai=A2〉0,N> 0，M> 0。
[0050] 进一步地，利用该式，可在改进化ua电路中产生祸卷吸引子的数量为 (2化2)X(2M+2)X(2化2)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[0051] 另一方面，如果产生奇数个祸卷吸引子时，所述fi(x，C)和f2(y)的具体构造形式 为：
[0054] 其中，Ai=A2〉0,N> 1，M> 1。进一步地，利用该式，可在改进Chua电路中产生 祸卷吸引子的数量为（2化1)X(2M+1)X(2化1)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[005引作为具体的例子，如图2所示，展示了当N= 0，M= 0时，利用上述公式生成的 2X2X2祸卷的混浊吸引子相图，图2(a)、图2(b)和图2(c)分别对应于xy平面、yz平面 和XZ平面的结果。
[0056] 进一步地，两方向分布平面网格状多翅膀S-M混浊系统的无量纲状态方程为：
[0060]
[0061]其中，在上式中，F〇=k，Fi= 2A/k，Ei= 0. 5(1+^八处，八，1^，1^。0为系数。
[0062] 进一步地，利用上述两方向分布平面网格状多翅膀S-M混浊系统的状态方程可产 生的翅膀混浊吸引子的数量为（2化2)X(2M+2)。作为具体的例子，如图3所示，展示了当N =0，M= 0时，利用上述公式生成的2X2翅膀的混浊吸引子相图。
[0063] 步骤S102,对多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量进行采样，W得到混浊序列。在具 体示例中，在该步骤中，例如，采样频率设为f,。需要说明的是，采样频率的不同，混浊序列 的分布不同，应用于CPWM中，对电力电子变换器电磁干扰的抑制效果也会不同。
[0064] 步骤S103,根据混浊序列得到频率混浊变化的混浊载波信号，其中，混浊载波信号 的频率通过如下公式表示：
[00巧]fc= f r+Xi ? Af'XiG (-1，1)，i = 1，2，...，
[0066] 其中，f。为混浊载波信号的频率，ft为基准载波频率，Af为最大频率波动值，Xi为 混浊序列。在该示例中，此处Xi经过了一个比例运算，使XfG(-1,1)。
[0067] 步骤S104,根据混浊脉宽调制信号与混浊载波信号生成混浊脉冲宽度调制PWM控 制信号，W控制电力电子变换器。具体地说，将混浊脉宽调制信号与混浊载波信号进行比 较，W产生混浊PWM控制信号，根据混浊PWM控制信号控制电力电子变换器开关器件，W此 实现基于多祸卷多翅膀混浊系统的CPWM技术。
[006引作为具体的示例，PWM控制信号生成的原理如图4所示。利用调制波信号与频率 混浊变化的载波信号相比较，得到混浊PWM控制信号，即电力电子变换器开关器件的驱动 信号。由此混浊控制信号控制电力电子变换器工作于混浊状态，即可实现基于多祸卷多翅 膀混 浊系统的CPWM技术。
[0069] 为了便于更好的理解本发明实施例的方法，W下W电力电子变换器中应用广泛的 Boost变换器为例来仿真验证本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控 制方法对于抑制电力电子变换器Effl的有效性。
[0070] 具体地说，Boost变换器的原理图如图5所示。根据Boost变换器EMI产生的原 理可知，开关器件的漏源电压Vde为电磁干扰源，则对Vde进行频谱分析，即可得到Boost变 换器的电磁干扰情况。
[ocm] 首先，选取2X2祸卷混浊系统为例，利用公式（1)，当N= 0，M= 0时，生成 2X2X2祸卷的混浊吸引子，对状态变量X进行采样获取混浊序列，采样频率为1000化。将 此混浊序列加入到Boost变换器的CPWM控制中，并对其Vde频谱进行测量。其中，Boost变 换器仿真平台参数如下表1所示：
[0072]
[0073]表1
[0074] 在该示例中，例如，利用Matl油/Simulink软件搭建仿真平台，并实现基于多祸卷 多翅膀混浊系统的抑制电力电子变换器电磁干扰新型混浊控制方法。为对比本发明实施例 的基于多祸卷多翅膀混浊系统的抑制电力电子变换器电磁干扰新型混浊控制方法的优势 所在，在仿真中分别实现了传统固定频率的PWM、基于离散混浊序列（logistic混浊映射） 的CPWMW及基于2X2祸卷混浊系统的CPWM，在W上3种控制方式下，分别测量开关器件漏 源电压Vd。的频谱，得到频谱结果对比结果如图6所示。
[007引如图6所示，线条1为传统固定频率的PWM(T-PWM)控制下的Boost变换器Vde频 谱图，线条2为基于离散混浊序列（logistic混浊映射）的CPWM(TCF-PWM)控制下的Boost 变换器Vde频谱图，线条3为基于2X2祸卷混浊系统的CPWM(SCF-PWM)控制下的Boost变 换器Vd。频谱图。对比T-PWM控制下的Boost变换器，TCF-PWM和SCF-PWM均能减小开关频 率及其倍数次的Effl峰值。但是在TCF-PWM控制下，在减小开关频率及其倍数次Effl峰值 的同时，会在开关频率及其倍数次周围产生大范围、高幅值的次谐波，特别是在低频段，该 将不利于Boost变换器EMI的抑制。而本发明实施例的SCF-PWM可W在一定程度上解决该 一问题，在更加有效的降低开关频率及其倍数次Effl峰值的同时，只在开关频率及其倍数 次附近小范围内有谐波幅值的增加，避免了低频噪声的产生。由上面分析可知，所发明的基 于2X2祸卷混浊系统的CPWM控制方法在抑制电力电子变换器Effl方面具有更好的效果。
[0076]进一步的，不仅2X2祸卷混浊系统应用于CPWM控制能够在抑制电力电子变换器Effl方面取得更好的效果，还可W将2X2祸卷混浊系统扩展为其他多祸卷多翅膀混浊系 统，采用不同的系统，对于Effl频谱分布的影响也不同，相应的对Effl抑制效果也将不同。
[0077]综上，根据本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制方法， 通过对多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量采样得到混浊序列，基于混浊序列生成频率混浊 变化的混浊载波信号，再将调制波信号与混浊载波信号相比较，产生混浊PWM控制信号，W 控制电力电子变换器开关器件，实现基于多祸卷多翅膀混浊系统的CPWM技术。本发明的方 法在降低开关频率及其倍数次Effl峰值的同时，能够减少在非开关频率及其倍数次，特别 是低频段引入的次谐波，从而进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。另外，该方法适用 于任何PWM控制的电力电子变换器中，易于实现，不增加硬件成本，且具有很强的应用性。 [007引在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中屯、"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底""内"、"外"、"顺时 针"、"逆时针"、"轴向"、"径向"、"周向"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0079]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或 者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个， =个等，除非另有明确具体的限定。
[0080]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、'哺连"、'嘴接"、'咽定"等 术语应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或成一体；可W是机械连 接，也可W是电连接；可W是直接相连，也可W通过中间媒介间接相连，可W是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员 而言，可W根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0081] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可W 是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可W是 第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0082] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可W在任 一个或多个实施例或示例中化合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可W将本说明书中描述的不同实施例或示例W及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。
[0083] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可W理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可W对上述 实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征在于，包括以下步 骤： 根据多涡卷多翅膀混沌系统状态方程生成多涡卷多翅膀混沌吸引子，并根据所述混沌 吸引子得到所述多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量； 对所述多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量进行采样，以得到混沌序列； 根据所述混沌序列得到频率混沌变化的混沌载波信号，其中，所述混沌载波信号的频 率通过如下公式表示： fc=f r+Xi · Δ f, Xi e (-1, I), i = I, 2,..., 其中，f。为混沌载波信号的频率，为基准载波频率，Δ f为最大频率波动值，Xi为所 述混沌序列； 根据混沌脉宽调制信号与所述混沌载波信号生成混沌脉冲宽度调制PWM控制信号，以 控制所述电力电子变换器。2. 根据权利要求1所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，其中，多涡卷混沌系统为改进Chua电路，多翅膀混沌系统为两方向分布平面网格状 多翅膀混沌系统。3. 根据权利要求2所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述改进Chua电路的无量纲状态方程为：其中，α = 10，β = 16，ξ = 0. 3~1为控制参数，fjx, ξ )和f2(y)均为阶梯波序 列，其中f\(x，ξ)中的ξ为控制参数。4. 根据权利要求3所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，其中，当产生偶数个涡卷吸引子时，所述?\(Χ，ξ) *f2(y)的具体构造形式为：其中，A1=A2X), N 多 0，M 多 0。5. 根据权利要求4所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述改进Chua电路可产生涡卷吸引子的数量为（2N+2) X (2M+2) X (2N+2)，且呈现多 方向网格涡卷分布。6. 根据权利要求3所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，其中，当产生奇数个涡卷吸引子时，所述?\(Χ，ξ) *f2(y)的具体构造形式为：其中，A1= Α2>0，Ν 多 1，M 多 1。7. 根据权利要求6所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述改进Chua电路可产生涡卷吸引子的数量为（2N+1) X (2M+1) X (2N+1)，且呈现多 方向网格涡卷分布。8. 根据权利要求2所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述两方向分布平面网格状多翅膀混沌系统的无量纲状态方程为：其中，F。= k，Fi= 2A/k，Ei= 0.5(1+1)八八，八，1^，1^，6为系数。9. 根据权利要求8所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特 征在于，所述两方向分布平面网格状多翅膀混沌系统可产生的翅膀混沌吸引子的数量为 (2N+2) X (2M+2)。
【专利摘要】本发明提出一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，包括以下步骤：根据多涡卷多翅膀混沌系统状态方程生成多涡卷多翅膀混沌吸引子，并根据混沌吸引子得到多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量；对多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量进行采样，以得到混沌序列；根据混沌序列得到频率混沌变化的混沌载波信号，其中，混沌载波信号的频率通过如下公式表示：fc＝fr+xi·Δf,xi∈(-1,1),i＝1,2,…，其中，fc为混沌载波信号的频率，fr为基准载波频率，Δf为最大频率波动值，xi为混沌序列；根据混沌脉宽调制信号与混沌载波信号生成混沌脉冲宽度调制PWM控制信号，以控制电力电子变换器。本发明的方法能够更为有效的抑制电力电子变换器的电磁干扰，提高电力电子变换器的电磁兼容性。
【IPC分类】H02M1/44
【公开号】CN104901529
【申请号】CN201510325190
【发明人】李虹, 杨志昌, 吕金虎, 张波, 郑琼林, 朱博威, 杨铎, 房春雪, 孙湖
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子技术领域，特别设及一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新 型混浊控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的快速发展，电力电子变换器已经广泛应用于生产生活中。但 是电力电子变换器中由于开关器件高频动作所引起的电磁干扰问题同样得到了广泛关注。 CPWM(化aoticPulseWi化hMo化lation，混浊脉宽调制）技术是一种基于混浊理论提出的 用于抑制电力电子变换器电磁干扰的新型调制技术，可W有效降低电力电子变换器开关频 率及其倍数次处的电磁干扰巧lectroma即eticInterference,EMI)峰值。
[0003] 目前，现有的CPWM主要是基于离散型混浊系统，如logistic映射、tent映射、 chebyshev映射等等。但是，现有的CPWM对电力电子变换器Effl的抑制效果有限，会带来很 高的背景噪声，在非开关频率及其倍频处产生大量次谐波，还会产生低频噪声，该些是在抑 制电力电子变换器Effl时所不期望的。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的目的在于提出一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制 方法，该方法能够更为有效的抑制电力电子变换器的电磁干扰，提高电力电子变换器的电 磁兼容性。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种抑制电力电子变换器的电磁干扰 新型混浊控制方法，包括W下步骤：根据多祸卷多翅膀混浊系统状态方程生成多祸卷多翅 膀混浊吸引子，并根据所述混浊吸引子得到所述多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量；对所 述多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量进行采样，W得到混浊序列；根据所述混浊序列得到 频率混浊变化的混浊载波信号，其中，所述混浊载波信号的频率通过如下公式表示；ft= ft+Xi，AtXiG(-l，l)，i= 1，2，...，其中，f。为混浊载波信号的频率，ft为基准载波频 率，Af为最大频率波动值，Xi为所述混浊序列；根据混浊脉宽调制信号与所述混浊载波信 号生成混浊脉冲宽度调制PWM控制信号，W控制所述电力电子变换器。
[0007] 根据本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制方法，通过对 多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量采样得到混浊序列，基于混浊序列生成频率混浊变化的 混浊载波信号，再将调制波信号与混浊载波信号相比较，产生混浊PWM控制信号，W控制电 力电子变换器开关器件，实现基于多祸卷多翅膀混浊系统的CPWM技术。本发明的方法在降 低开关频率及其倍数次Effl峰值的同时，能够减少在非开关频率及其倍数次，特别是低频 段引入的次谐波，从而进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。另外，该方法适用于任何 PWM控制的电力电子变换器中，易于实现，不增加硬件成本，且具有很强的应用性。
[000引另外，根据本发明上述实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制方 法，还可w具有如下附加的技术特征：
[0009] 在一些示例中，多祸卷混浊系统为改进化ua电路，多翅膀混浊系统为两方向分布 平面网格状多翅膀混浊系统。
[0010] 在一些示例中，所述改进化ua电路的无量纲状态方程为：
[0011]
[001引 其中，a= 10，P= 16，C= 0. 3~1为控制参数，(X,C)和fa(y)均为阶梯 波序列，其中fi(x,C)中的C为控制参数。
[001引在一些示例中，当产生偶数个祸卷吸引子时，所述fi(x，C)和f2(y)的具体构造形 式为：
[001 引 其中，Ai=A2〉0,N> 0，M> 0。
[0017] 在一些示例中，所述改进化ua电路可产生祸卷吸引子的数量为 (2化2)X(2M+2)X(2化2)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[001引在一些示例中，当产生奇数个祸卷吸引子时，所述fi(x，C)和f2(y)的具体构造形 式为：
[00引]其中，Ai=A2〉0,N> 1，M> 1。
[002引在一些示例中，所述改进化ua电路可产生祸卷吸引子的数量为 (2化1)X(2M+1)X(2化1)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[0023] 在一些示例中，所述两方向分布平面网格状多翅膀混浊系统的无量纲状态方程 为：
[0024]
[002引其中，
[0028] 其中，F〇=k，Fi= 2A/k，Ei= 0. 5(1+^八处，八，1^，1^。0为系数。
[0029] 在一些示例中，所述两方向分布平面网格状多翅膀混浊系统可产生的翅膀混浊吸 引子的数量为（2化2)X(2M+2)。
[0030] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0031] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0032] 图1是根据本发明一个实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制 方法的流程图；
[003引图2是根据本发明一个实施例的利用改进化ua电路生成的2X2X2祸卷的混浊 吸引子相图，分别为xy平面、yz平面和XZ平面；
[0034] 图3是根据本发明一个实施例的利用两方向分布平面网格状多翅膀混浊系统生 成的2X2翅膀的混浊吸引子相图；
[0035] 图4是根据本发明一个实施例的PWM控制的控制原理图；
[0036] 图5是根据本发明一个具体实施例的Boost变换器的拓扑图W及其Effl干扰路径 图；化及
[0037] 图6是根据本发明一个具体实施例的传统固定频率的PWM、基于离散混浊序列的 CPWMW及基于2X2祸卷混浊系统的CPWM，该3种控制方式下Boost变换器开关器件漏源 电压Vd。的频谱结果对比图。
【具体实施方式】
[0038] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0039] W下结合附图描述根据本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混 浊控制方法。
[0040] 图1为根据本发明一个实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制 方法的流程图。如图1所示，该方法包括W下步骤：
[0041] 步骤S101，根据多祸卷多翅膀混浊系统状态方程生成多祸卷多翅膀混浊吸引子， 并根据混浊吸引子得到多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量。
[0042] 其中，在该步骤中，多祸卷混浊系统例如为改进化ua电路，多翅膀混浊系统例如 为两方向分布平面网格状多翅膀（Shimizu-Morioka，S-M)混浊系统。
[004引更为具体地，改进化ua电路的无量纲状态方程例如为：
[0044]
[004引 其中，a= 10，P= 16，C= 0. 3~1为控制参数，(X,C)和fa(y)均为阶梯 波序列，其中fi(x,C)中的C为控制参数。
[0046] 进一步地，在上式中，如果产生偶数个祸卷吸引子时，则fi(x，C)和f2(y)的具体 构造形式为：
[0049] 其中，Ai=A2〉0,N> 0，M> 0。
[0050] 进一步地，利用该式，可在改进化ua电路中产生祸卷吸引子的数量为 (2化2)X(2M+2)X(2化2)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[0051] 另一方面，如果产生奇数个祸卷吸引子时，所述fi(x，C)和f2(y)的具体构造形式 为：
[0054] 其中，Ai=A2〉0,N> 1，M> 1。进一步地，利用该式，可在改进Chua电路中产生 祸卷吸引子的数量为（2化1)X(2M+1)X(2化1)，且呈现多方向网格祸卷分布。
[005引作为具体的例子，如图2所示，展示了当N= 0，M= 0时，利用上述公式生成的 2X2X2祸卷的混浊吸引子相图，图2(a)、图2(b)和图2(c)分别对应于xy平面、yz平面 和XZ平面的结果。
[0056] 进一步地，两方向分布平面网格状多翅膀S-M混浊系统的无量纲状态方程为：
[0060]
[0061]其中，在上式中，F〇=k，Fi= 2A/k，Ei= 0. 5(1+^八处，八，1^，1^。0为系数。
[0062] 进一步地，利用上述两方向分布平面网格状多翅膀S-M混浊系统的状态方程可产 生的翅膀混浊吸引子的数量为（2化2)X(2M+2)。作为具体的例子，如图3所示，展示了当N =0，M= 0时，利用上述公式生成的2X2翅膀的混浊吸引子相图。
[0063] 步骤S102,对多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量进行采样，W得到混浊序列。在具 体示例中，在该步骤中，例如，采样频率设为f,。需要说明的是，采样频率的不同，混浊序列 的分布不同，应用于CPWM中，对电力电子变换器电磁干扰的抑制效果也会不同。
[0064] 步骤S103,根据混浊序列得到频率混浊变化的混浊载波信号，其中，混浊载波信号 的频率通过如下公式表示：
[00巧]fc= f r+Xi ? Af'XiG (-1，1)，i = 1，2，...，
[0066] 其中，f。为混浊载波信号的频率，ft为基准载波频率，Af为最大频率波动值，Xi为 混浊序列。在该示例中，此处Xi经过了一个比例运算，使XfG(-1,1)。
[0067] 步骤S104,根据混浊脉宽调制信号与混浊载波信号生成混浊脉冲宽度调制PWM控 制信号，W控制电力电子变换器。具体地说，将混浊脉宽调制信号与混浊载波信号进行比 较，W产生混浊PWM控制信号，根据混浊PWM控制信号控制电力电子变换器开关器件，W此 实现基于多祸卷多翅膀混浊系统的CPWM技术。
[006引作为具体的示例，PWM控制信号生成的原理如图4所示。利用调制波信号与频率 混浊变化的载波信号相比较，得到混浊PWM控制信号，即电力电子变换器开关器件的驱动 信号。由此混浊控制信号控制电力电子变换器工作于混浊状态，即可实现基于多祸卷多翅 膀混 浊系统的CPWM技术。
[0069] 为了便于更好的理解本发明实施例的方法，W下W电力电子变换器中应用广泛的 Boost变换器为例来仿真验证本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控 制方法对于抑制电力电子变换器Effl的有效性。
[0070] 具体地说，Boost变换器的原理图如图5所示。根据Boost变换器EMI产生的原 理可知，开关器件的漏源电压Vde为电磁干扰源，则对Vde进行频谱分析，即可得到Boost变 换器的电磁干扰情况。
[ocm] 首先，选取2X2祸卷混浊系统为例，利用公式（1)，当N= 0，M= 0时，生成 2X2X2祸卷的混浊吸引子，对状态变量X进行采样获取混浊序列，采样频率为1000化。将 此混浊序列加入到Boost变换器的CPWM控制中，并对其Vde频谱进行测量。其中，Boost变 换器仿真平台参数如下表1所示：
[0072]
[0073]表1
[0074] 在该示例中，例如，利用Matl油/Simulink软件搭建仿真平台，并实现基于多祸卷 多翅膀混浊系统的抑制电力电子变换器电磁干扰新型混浊控制方法。为对比本发明实施例 的基于多祸卷多翅膀混浊系统的抑制电力电子变换器电磁干扰新型混浊控制方法的优势 所在，在仿真中分别实现了传统固定频率的PWM、基于离散混浊序列（logistic混浊映射） 的CPWMW及基于2X2祸卷混浊系统的CPWM，在W上3种控制方式下，分别测量开关器件漏 源电压Vd。的频谱，得到频谱结果对比结果如图6所示。
[007引如图6所示，线条1为传统固定频率的PWM(T-PWM)控制下的Boost变换器Vde频 谱图，线条2为基于离散混浊序列（logistic混浊映射）的CPWM(TCF-PWM)控制下的Boost 变换器Vde频谱图，线条3为基于2X2祸卷混浊系统的CPWM(SCF-PWM)控制下的Boost变 换器Vd。频谱图。对比T-PWM控制下的Boost变换器，TCF-PWM和SCF-PWM均能减小开关频 率及其倍数次的Effl峰值。但是在TCF-PWM控制下，在减小开关频率及其倍数次Effl峰值 的同时，会在开关频率及其倍数次周围产生大范围、高幅值的次谐波，特别是在低频段，该 将不利于Boost变换器EMI的抑制。而本发明实施例的SCF-PWM可W在一定程度上解决该 一问题，在更加有效的降低开关频率及其倍数次Effl峰值的同时，只在开关频率及其倍数 次附近小范围内有谐波幅值的增加，避免了低频噪声的产生。由上面分析可知，所发明的基 于2X2祸卷混浊系统的CPWM控制方法在抑制电力电子变换器Effl方面具有更好的效果。
[0076]进一步的，不仅2X2祸卷混浊系统应用于CPWM控制能够在抑制电力电子变换器Effl方面取得更好的效果，还可W将2X2祸卷混浊系统扩展为其他多祸卷多翅膀混浊系 统，采用不同的系统，对于Effl频谱分布的影响也不同，相应的对Effl抑制效果也将不同。
[0077]综上，根据本发明实施例的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混浊控制方法， 通过对多祸卷多翅膀混浊系统的状态变量采样得到混浊序列，基于混浊序列生成频率混浊 变化的混浊载波信号，再将调制波信号与混浊载波信号相比较，产生混浊PWM控制信号，W 控制电力电子变换器开关器件，实现基于多祸卷多翅膀混浊系统的CPWM技术。本发明的方 法在降低开关频率及其倍数次Effl峰值的同时，能够减少在非开关频率及其倍数次，特别 是低频段引入的次谐波，从而进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。另外，该方法适用 于任何PWM控制的电力电子变换器中，易于实现，不增加硬件成本，且具有很强的应用性。 [007引在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中屯、"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底""内"、"外"、"顺时 针"、"逆时针"、"轴向"、"径向"、"周向"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0079]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或 者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个， =个等，除非另有明确具体的限定。
[0080]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、'哺连"、'嘴接"、'咽定"等 术语应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或成一体；可W是机械连 接，也可W是电连接；可W是直接相连，也可W通过中间媒介间接相连，可W是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员 而言，可W根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0081] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可W 是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可W是 第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0082] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可W在任 一个或多个实施例或示例中化合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可W将本说明书中描述的不同实施例或示例W及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。
[0083] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可W理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可W对上述 实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征在于，包括以下步 骤： 根据多涡卷多翅膀混沌系统状态方程生成多涡卷多翅膀混沌吸引子，并根据所述混沌 吸引子得到所述多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量； 对所述多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量进行采样，以得到混沌序列； 根据所述混沌序列得到频率混沌变化的混沌载波信号，其中，所述混沌载波信号的频 率通过如下公式表示： fc=f r+Xi · Δ f, Xi e (-1, I), i = I, 2,..., 其中，f。为混沌载波信号的频率，为基准载波频率，Δ f为最大频率波动值，Xi为所 述混沌序列； 根据混沌脉宽调制信号与所述混沌载波信号生成混沌脉冲宽度调制PWM控制信号，以 控制所述电力电子变换器。2. 根据权利要求1所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，其中，多涡卷混沌系统为改进Chua电路，多翅膀混沌系统为两方向分布平面网格状 多翅膀混沌系统。3. 根据权利要求2所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述改进Chua电路的无量纲状态方程为：其中，α = 10，β = 16，ξ = 0. 3~1为控制参数，fjx, ξ )和f2(y)均为阶梯波序 列，其中f\(x，ξ)中的ξ为控制参数。4. 根据权利要求3所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，其中，当产生偶数个涡卷吸引子时，所述?\(Χ，ξ) *f2(y)的具体构造形式为：其中，A1=A2X), N 多 0，M 多 0。5. 根据权利要求4所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述改进Chua电路可产生涡卷吸引子的数量为（2N+2) X (2M+2) X (2N+2)，且呈现多 方向网格涡卷分布。6. 根据权利要求3所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，其中，当产生奇数个涡卷吸引子时，所述?\(Χ，ξ) *f2(y)的具体构造形式为：其中，A1= Α2>0，Ν 多 1，M 多 1。7. 根据权利要求6所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述改进Chua电路可产生涡卷吸引子的数量为（2N+1) X (2M+1) X (2N+1)，且呈现多 方向网格涡卷分布。8. 根据权利要求2所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特征 在于，所述两方向分布平面网格状多翅膀混沌系统的无量纲状态方程为：其中，F。= k，Fi= 2A/k，Ei= 0.5(1+1)八八，八，1^，1^，6为系数。9. 根据权利要求8所述的抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，其特 征在于，所述两方向分布平面网格状多翅膀混沌系统可产生的翅膀混沌吸引子的数量为 (2N+2) X (2M+2)。
【专利摘要】本发明提出一种抑制电力电子变换器的电磁干扰新型混沌控制方法，包括以下步骤：根据多涡卷多翅膀混沌系统状态方程生成多涡卷多翅膀混沌吸引子，并根据混沌吸引子得到多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量；对多涡卷多翅膀混沌系统的状态变量进行采样，以得到混沌序列；根据混沌序列得到频率混沌变化的混沌载波信号，其中，混沌载波信号的频率通过如下公式表示：fc＝fr+xi·Δf,xi∈(-1,1),i＝1,2,…，其中，fc为混沌载波信号的频率，fr为基准载波频率，Δf为最大频率波动值，xi为混沌序列；根据混沌脉宽调制信号与混沌载波信号生成混沌脉冲宽度调制PWM控制信号，以控制电力电子变换器。本发明的方法能够更为有效的抑制电力电子变换器的电磁干扰，提高电力电子变换器的电磁兼容性。
【IPC分类】H02M1/44
【公开号】CN104901529
【申请号】CN201510325190
【发明人】李虹, 杨志昌, 吕金虎, 张波, 郑琼林, 朱博威, 杨铎, 房春雪, 孙湖
【申请人】北京交通大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
最新回复(0)