混沌调制对开关变换器EMI抑制有效性的实验研究

探讨了混沌频率调制技术诳元关变换器中抑制电磁干扰(EMI)的实际效果.提出将蔡氏电路加入脉宽调制电路,实现混沌频率调制技术,开关频率随混沌信号随机变化.分析了混沌频率调制抑制EMI噪声的原理,并建立了双管正激变换器的实验样机.实验结果证明,该技术不但具有有效降低开关谐波峰值和对输出电压影响不大的优点,而且电路实现简单,是解决开关变换器电磁兼容性问题的一种新的有效途径.     

混沌映射抑制DC-DC变换器EMI水平的实验研究

探讨了混沌频率调制技术在开关变换器中抑制电磁干扰的实际效果。详细地分析了被调制信号的频谱与混沌系统产生的调制信号的不变密度函数之间的关系。设计了一个简单的、具有均匀分布密度的tent映射混沌电路，并以此电路产生的离散时间混沌信号作为频率调制信号，加入到工作在闭环连续导电模式的Buck变换器中，从而在开关变换器中实现了混沌频率调制，使开关频率随混沌信号随机变化。实验结果证明该技术不但具有有效降低开关谐波峰值和对输出电压影响不大的优点，而且实现电路简单，是解决开关变换器电磁兼容性问题的一种新的有效途径和具有应用前景的技术。     

基于混沌扩频的双级矩阵变换器调制策略的研究

双级矩阵变换器由于具有优良的输入输出性能而受到广泛关注。在对双级矩阵变换器调制策略分析的基础上,将扩频调制策略引入到输出双级矩阵变换器调制策略中来抑制电磁干扰和噪声。将混沌扩频技术用于双级矩阵变换器中,用混沌信号改变固定开关频率。为了不影响整流级的零电流换流,采用整流侧和逆变侧同步扩频策略,降低了开关频率和倍频处的谐波幅值,从而达到降低电磁干扰和噪声的目的,仿真结果证实了混沌扩频调制策略的可行性。     

开关变换器混沌PWM抑制EMI的机理和实验研究

在分析定频、周期扩频和混沌PWM频谱分布基础上，深入探讨了开关变换器混沌PWM抑制EMI的机理和特点。由此在1台AC-DC反激式变换器上进行了详尽的实验研究。分别进行的定频、周期扩频和混沌PWM实验结果表明，EMI的频谱分布取决于 PWM频谱分布，其中混沌PWM抑制EMI效果最好，虽然开关变换器输出电压的纹波频率随混沌扩频信号改变，但峰峰值基本不变。稳定性和效率测试显示，混沌PWM下开关变换器运行稳定，效率变化不大。该文较好地弥补了现有混沌PWM抑制EMI实验研究的不足。     

混沌PWM逆变器输出电压功率谱密度分析

逆变器采用混沌PWM(pulse width modulation)调制能够有效抑制开关频率及其倍频附近的高次谐波幅值,从而大大减少逆变器驱动电机的电磁干扰。该文对混沌PWM逆变器输出电压的功率谱密度进行了分析,经过合理简化得到了混沌信号概率密度函数与逆变器输出电压功率谱密度之间的关系。根据功率谱密度的表达式,对比分析了概率分布不同的两种混沌序列(Logistic和Chua’s)对逆变器输出电压功率谱密度的影响。实验结果表明,采用混沌PWM调制可以有效抑制逆变器输出电压的高次谐波幅值,并且概率分布不同的2种混沌信号对PWM逆变器输出频谱的影响差别不大。     

开关磁阻电机调速系统的混沌扩频研究

为解决开关磁阻电机的转矩脉动大、电磁干扰严重,本文介绍了一种基于蔡氏电路的混沌扩频方法,通过Matlab编写蔡氏电路函数和蔡氏混沌随机PWM信号,并和常规PWM信号比较,分析两种PWM驱动脉冲调制下的母线电流谐波的频谱分布。最后将MATLAB/SIMULINK软件中的仿真与dsPACE实验平台连接观察并分析常规PWM与混沌PWM控制下的开关磁阻电机调速系统电磁干扰。     

扩频控制技术用于减少电力电子变换器的电磁干扰的研究

本文论述了一种对载波进行扩频控制以减少电力电子变换器电磁干扰的方法。论证了扩频控制技术可以有效地降低载波及其谐波的峰值，讨论了不同的周期信号对正弦载波和PWM载波的扩频效果，同时指出，周期信号扩频可以有效控制扩频后的带宽，便于滤波器的设计。最后探讨了扩频技术对特定频率的干扰进行抑制的情况。     

混沌调制技术降低Buck型变换器电磁干扰水平研究

随机开关调制技术可以降低开关模式电源电磁干扰 (EMI)水平。混沌信号具有内在的随机性。本文将著名“蔡氏电路”产生的混沌信号经处理后 ,用于Buck型变换器开关的调制控制 ,使其工作在基于混沌的随机模式。通过对四种调制模式下变换器输入电流与周期PWM模式下输入电流频谱的分析比较表明 ,混沌调制技术在扩展频谱方面有良好的效果 ,可以用于降低开关模式电源的电磁干扰水平 ,改善电磁兼容性 (EMC)。     

单相PWM整流器输出2次谐波电压抑制方法

单相电压型脉宽调制(PWM)整流器直流输出电压存在2倍于电网频率的谐波分量,该谐波分量会严重恶化整流器静、动态性能,采用谐波电流补偿电路,抑制该谐波分量。谐波电流补偿电路是由两个电力电子开关器件和一个电感、电容组成的Boost-Buck变换电路,通过对开关器件的有效控制,实时补偿整流器输出直流侧2次谐波电流,从而达到抑制输出2次谐波电压的目的。最后,搭建了谐波电流补偿电路,在单相PWM整流器上验证了该方法的正确性和有效性。     

DC-DC变换器混沌PWM原理及频谱特性分析

常规脉宽调制(PWM)的输出波形在载波频率及倍频周围含有较高谐波成分，本文基于混沌理论提出了一种新型PWM原理——混沌PWM(CPWM— Chaos-based PWM)，其三角载波信号的频率按Logistic映射函数规律变化，从而改变其谐波的频谱分布，使谐波连续均匀分布在较宽的频带范围内，抑制了由谐波引起的电磁噪声。将CPWM应用于DC-DC变换器，结果表明其电流、电压谐波幅值大大减少。     

The stability of a chaotic PWM boost converter

A novel chaotic pulse‐width‐modulation (PWM) boost converter has been previously proposed to reduce electromagnetic interference (EMI) in DC–DC converters, where the circuit design and simulations have been conducted, but the problems such as the mean value estimation of state variables for circuit parameter design, the ripple estimation of the input current and the stability analysis have been remained to be addressed in this paper. Here, a mean value estimation method is first proposed, which is used to estimate the mean values of state variables of chaotic PWM boost converters for facilitating the circuit parameter design and selection of circuit components. Although ripples are slightly increased, caused by adopting chaotic carriers, the DC–DC converter with reduced EMI is still stable under the chaotic PWM control. This work provides a theoretic verification of the effectiveness and practicability of the proposed chaotic PWM DC–DC converters. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

混沌映射抑制Buck变换器电磁干扰水平的原理研究

为了提高Buck变换器的电磁兼容性能,基于混沌现象的宽频谱特性提出了一种新的变换器控制策略。本文首先详细推导了能够产生可控幅度混沌序列的Logistic映射形式,然后以峰值电流型滞环Buck开关变换器为研究对象,对其在混沌随机与常规周期两种工作模式下的时域和频域特性进行了对比分析,得出了混沌随机模式可以改善开关变换器的电磁兼容性的结论,但电感电流纹波却相应地增加了,从而降低了变换器的效率。仿真结果验证了理论分析。     

电力电子变换器非线性混沌现象及其应用研究

电力电子变换器混沌现象是一个必须加以重视的问题,它的研究一方面将深刻认识电力电子变换器的本质,分析一些以往无法解释的现象,如不规则的电磁噪声、系统运行的不稳定工作状态;另一方面将基于混沌现象提出新的设计方法和控制策略,实现现有电力电子变换器无法达到的性能.为此,本文将从确定性运动、随机运动角度分析电力电子变换器混沌现象研究的必然性,明确电力电子变换器混沌现象的研究目的.文中主要以DC-DC变换器为研究对象,对电力电子变换器混沌现象的基本类型进行分析和综合,由此展望对电力电子变换器混沌研究的发展和未来应用的前景.     

A novel soft-switching PWM dc-dc converter with high-frequency transformer link and its open-loop regulation characteristics

In the practical requirement for high efficiency, high power density, and high performance in switched-mode power supplies and their related application systems, a variety of circuit topologies of dc-dc converters incorporating soft-switching PDM, PFM, and PWM control schemes have attracted special interest in low-power and high-power applications. Some types of quasi-resonant soft-switching PWM converters have remarkable advantages, such as lowered switching losses of power semiconductor devices, reduced dynamic electrical stresses, constant-frequency operation, simple control schemes, and reduced EMI noise. However, most soft-switched quasi-resonant PWM converters developed so far include some inherent problems which must be solved, such as reduced power conversion efficiency due to significant circulating current generation. In recent years, a newly modified prototype soft-switched PWM dc-dc converter with a high-frequency transformer link has been proposed, which is capable of excluding circulating current operation mode. This paper presents a novel high-frequency transformer link soft-switching PWM dc-dc converter using active switches in the rectifier circuit. Its operating principles and unique features are described and compared with previously developed dc-dc converters. The operating performance of this converter in the steady state is illustrated and discussed, including simulated analytical and experimental results. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 119(3): 81–93, 1997     

一种用混沌振子去除局部放电信号中窄带干扰的新方法

如何有效地从现场大量的干扰中真实地提取局部放电信号,至今仍是提高在线监测系统的灵敏度和监测可靠性的难题.本文从非线性理论出发,提出用混沌振子去除局部放电信号中窄带干扰的新思路.讨论了用于判断混沌振子状态变化的Lyapunov指数的计算方法,仿真实验表明混沌振子对局部放电信号中的窄带干扰具有较强的敏感性,对局部放电信号和白噪声具有免疫力,能在保证原始局部放电信号失真较小的同时有效地去除窄带干扰.     

基于功率控制环扰动的DC-DC变换器能量信息一体化研究

针对实现DC-DC变换器之间的信息交互较为复杂的问题,提出了一种基于功率控制环扰动实现其能量信息一体化的方法。通过在DC-DC变换器的传统功率控制环中叠加二进制频移键控(binary frequency shift keying,2FSK)信号作为扰动,将数据信息叠加到传统脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)信号中,使得该PWM信号同时包含数据信息,实现能量信息一体化。首先,给出基于2FSK的功率/数据双载波调制以及实时的滑动离散傅里叶变换(sliding discrete Fourier transform,SDFT)解调方案。然后,通过对Buck变换器的能量信息一体化模型进行小信号建模与分析可知,降低输入阻抗可提升通信的信噪比。最后搭建一个由两个Buck变换器并联的实验装置进行验证。实验结果表明在稳态和负载突变的工况下均可实现3 kb/s的稳定通信,验证了所提方法的可行性。该方法使得DC-DC变换器能同时进行功率变换和数据传输,提升数字化和智能化水平。