[发明专利]基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制方法及装置，其中，方法包括：根据阶梯波函数生成阶梯波信号；对阶梯波信号进行采样，得到呈阶梯波分布的阶梯波序列；根据阶梯波序列和最大频率波动得到扰动频率值；根据基准开关频率和扰动频率值得到频率变化的载波信号；根据载波信号和调制波信号比较生成扩频PWM控制信号。该方法能够更为有效的抑制电力电子变换器电磁干扰，在抑制效果上，不仅能够更大幅度的降低开关频率及其倍数次谐波幅值，更重要的是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，频谱频率扩展范围窄，避免了低频噪声及次谐波噪声的产生，能够进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于阶梯波序列的周期扩频PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)控制方法及装置。

背景技术

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EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)问题同样得到了广泛关注。扩频PWM技术是一种基于改变电力电子变换器开关频率提出的用于抑制电力电子变换器EMI的PWM技术，它能够改变EMI的频谱分布，可以有效降低电力电子变换器开关频率及其倍数次处的EMI峰值。

相关技术中，将扩频PWM应用于抑制各种类型电力电子变换器的EMI中，通过周期扩频PWM、随机扩频PWM、混沌扩频PWM等方法实现电力电子变换器的扩频PWM控制，并分析扩频PWM抑制EMI的机理，利用解析方法、仿真和实验验证扩频PWM抑制EMI的效果。传统周期扩频PWM以三角波、正弦波、方波等周期函数作为调制信号，通过选择调制参数，可以限制边带范围，但是EMI峰值抑制能力不强；随机扩频PWM和混沌扩频PWM分别以随机信号和混沌信号作为调制信号，虽然对EMI峰值具有很好的效果，但是随机信号和混沌信号频域上具有宽带白噪声特性，将边带连续地扩展到整个频率范围内，产生大量次谐波和低频谐波，造成次谐波噪声和低频噪声，不利于电力电子变换器EMI的抑制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制方法，该方法能够更为有效的抑制电力电子变换器电磁干扰，在抑制效果上，不仅能够更大幅度的降低开关频率及其倍数次谐波幅值，更重要的是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，频谱频率扩展范围窄，避免了低频噪声及次谐波噪声的产生，能够进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。

本发明的另一个目的在于提出一种基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制方法，包括以下步骤：根据阶梯波函数生成阶梯波信号；对所述阶梯波信号进行采样，得到呈阶梯波分布的阶梯波序列；根据所述阶梯波序列和最大频率波动得到扰动频率值；根据所述基准开关频率和所述扰动频率值得到频率变化的载波信号；根据所述载波信号和调制波信号比较生成扩频PWM控制信号。

本发明实施例的基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制方法，可以通过对阶梯波信号进行采样得到阶梯波序列，从而根据阶梯波序列和最大频率波动得到扰动频率值，并根据基准开关频率和扰动频率值得到频率变化的载波信号，以对载波信号和调制波信号比较生成扩频PWM控制信号，能够更为有效的抑制电力电子变换器电磁干扰，在抑制效果上，不仅能够更大幅度的降低开关频率及其倍数次谐波幅值，更重要的是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，频谱频率扩展范围窄，避免了低频噪声及次谐波噪声的产生，能够进一步提高电力电子变换器的电磁兼容性。

另外，根据本发明上述实施例的基于阶梯波序列的周期扩频PWM控制方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述阶梯波信号的数学表达式为：