本技術(shù)涉及以差模噪聲為主的電力電子變換器的emi抑制，尤其涉及一種基于開關(guān)頻譜解析重構(gòu)電壓型數(shù)字有源emi濾波方法及電路。

背景技術(shù)：

1、目前，電力電子技術(shù)高速發(fā)展，電力電子變換器在新能源、電動汽車、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。隨著寬禁帶半導(dǎo)體器件（如sic、gan）的普及，推動變換器向高開關(guān)頻率、高功率密度的方向發(fā)展。然而，高開關(guān)頻率容易導(dǎo)致更高的電壓變化率（dv/dt）與電流變化率（di/dt），以及更強(qiáng)的元件間電磁耦合，進(jìn)一步加劇電力電子變換器的電磁干擾問題（emi）。

2、面對電力電子變換器的電磁干擾，通常采用emi濾波器來進(jìn)行抑制。傳統(tǒng)的emi濾波器分為無源和有源兩種，其中，無源emi濾波器是由電感、電容等無源器件組成，能夠?qū)﹄姶鸥蓴_進(jìn)行抑制，但其體積較大，難以適應(yīng)高功率密度的需求，而有源emi濾波器則是通過對電力電子變換器產(chǎn)生的電磁干擾電壓或電流進(jìn)行檢測，經(jīng)過運(yùn)算放大器反相放大，再經(jīng)注入電路注入系統(tǒng)，從而有效減小體積，但對有源器件的帶寬要求較高，在成本較高的同時，還需要額外的隔離電源供電。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，隨著數(shù)字控制技術(shù)的興起，通過將數(shù)字控制與有源emi濾波器相結(jié)合，得到了數(shù)字式有源emi濾波技術(shù)，如圖12所示，其核心原理與傳統(tǒng)有源emi濾波技術(shù)相同，只是將其中的有源器件以數(shù)字控制器進(jìn)行替代，在檢測回路中增加模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc），在注入回路中增加數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac），從而實(shí)現(xiàn)降低成本、減小體積。

4、但是，上述數(shù)字式有源emi濾波技術(shù)中，在檢測回路中的adc和注入回路中的dac依然需要較高的成本，并且，現(xiàn)有數(shù)字式有源emi濾波技術(shù)通常針對正母線和負(fù)母線進(jìn)行干擾抑制，而不是針對共模干擾與差模干擾進(jìn)行抑制，從而使emi抑制能力無法完全運(yùn)用，并導(dǎo)致共模干擾與差模干擾之間互相轉(zhuǎn)換的問題，以及，同時現(xiàn)有的emi抑制技術(shù)大多數(shù)僅針對共模或差模進(jìn)行單獨(dú)抑制，無法實(shí)現(xiàn)共同抑制。

5、需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本技術(shù)提供了一種基于開關(guān)頻譜解析重構(gòu)電壓型數(shù)字有源emi濾波方法及電路，適合以差模噪聲為主的場景，能夠在減小體積的同時，實(shí)現(xiàn)共模和差模干擾進(jìn)行共同抑制。

2、為實(shí)現(xiàn)本技術(shù)的目的，本技術(shù)提供如下的技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種基于開關(guān)頻譜解析重構(gòu)電壓型數(shù)字有源emi濾波方法，包括：

4、獲取被測降壓電路（buck電路）在開關(guān)頻點(diǎn)處的共模噪聲數(shù)據(jù)與差模噪聲數(shù)據(jù)；所述共模噪聲數(shù)據(jù)包括共模噪聲頻譜幅值數(shù)據(jù)與相位數(shù)據(jù)，所述差模噪聲數(shù)據(jù)包括差模噪聲頻譜幅值數(shù)據(jù)與相位數(shù)據(jù)；

5、構(gòu)建包含噪聲源、補(bǔ)償電壓源、寄生電容與線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（lisn）阻抗的共模等效電路與差模等效電路，計算每個頻點(diǎn)的共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，得到補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)；

6、將所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過dac，與脈沖寬度調(diào)制（pwm）同步輸出，所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過注入電感注入正母線與負(fù)母線，進(jìn)行噪聲補(bǔ)償；其中，所述共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過正母線注入電感與負(fù)母線注入電感注入正母線與負(fù)母線，補(bǔ)償共模噪聲，所述差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過正母線注入電感注入正母線，補(bǔ)償差模噪聲。

7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述將所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過dac，與pwm同步輸出，所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過注入電感注入正母線與負(fù)母線，進(jìn)行噪聲補(bǔ)償?shù)牟襟E之后，還包括：

8、測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓，計算得到迭代補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，并疊加在所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)上，對補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代。

9、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述獲取buck電路在開關(guān)頻點(diǎn)處的共模噪聲數(shù)據(jù)與差模噪聲數(shù)據(jù)的步驟，包括：

10、通過噪聲分離器與示波器測量lisn上的共模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)與差模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)；

11、根據(jù)所述共模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)與所述差模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)，通過快速傅里葉變換（fft）得到開關(guān)頻點(diǎn)處的所述共模噪聲數(shù)據(jù)與所述差模噪聲數(shù)據(jù)。

12、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述通過噪聲分離器與示波器測量lisn上的共模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)與差模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)的步驟，包括：

13、通過噪聲分離器將lisn上的共模噪聲與差模噪聲分離；

14、根據(jù)分離后的所述共模噪聲與所述差模噪聲，通過示波器測量得到所述共模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)與所述差模噪聲電壓時域波形數(shù)據(jù)。

15、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述構(gòu)建包含噪聲源、補(bǔ)償電壓源、寄生電容與lisn阻抗的共模等效電路與差模等效電路，計算每個頻點(diǎn)的共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，得到補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)的步驟，包括：

16、構(gòu)建包含噪聲源、補(bǔ)償電壓源、寄生電容與lisn阻抗的所述共模等效電路與所述差模等效電路；

17、根據(jù)疊加抵消原則得到等效模型共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與等效模型噪聲源電壓共模數(shù)據(jù)的關(guān)系，構(gòu)建第一公式；

18、根據(jù)疊加抵消原則得到等效模型差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與等效模型噪聲源電壓差模數(shù)據(jù)的關(guān)系，構(gòu)建第二公式；

19、根據(jù)所述第一公式計算各個開關(guān)頻點(diǎn)處所需的共模補(bǔ)償電壓幅值和相位，根據(jù)所述第二公式計算各個開關(guān)頻點(diǎn)處所需的差模補(bǔ)償電壓幅值和相位；

20、將各開關(guān)頻點(diǎn)的所述共模補(bǔ)償電壓幅值和相位正弦波疊加得到所述共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，并將各開關(guān)頻點(diǎn)的所述差模補(bǔ)償電壓幅值和相位正弦波疊加得到所述差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)。

21、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一公式為：

22、；

23、其中，為共模補(bǔ)償電壓幅值，為共模補(bǔ)償電壓相位，為lisn等效電阻，為lisn等效阻抗，為共模等效電路寄生電容的等效阻抗，為共模噪聲源電壓幅值，為共模噪聲源電壓相位；

24、所述第二公式為：

25、；

26、其中，為差模補(bǔ)償電壓幅值，為差模補(bǔ)償電壓相位，為差模等效電路寄生電容的等效阻抗，為差模噪聲源電壓幅值，為差模噪聲源電壓相位。

27、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，各開關(guān)頻點(diǎn)的所述共模補(bǔ)償電壓幅值和相位通過第三公式進(jìn)行正弦波疊加，所述第三公式為：

28、；

29、其中，為共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，為開關(guān)頻率，為時間；

30、各開關(guān)頻點(diǎn)的所述差模補(bǔ)償電壓幅值和相位通過第四公式進(jìn)行正弦波疊加，所述第四公式為：

31、；

32、其中，為差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)。

33、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述將所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過dac，與pwm同步輸出，所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過注入電感注入正母線與負(fù)母線，進(jìn)行噪聲補(bǔ)償?shù)牟襟E，包括：

34、將所述共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過正母線注入電感與負(fù)母線注入電感注入正母線與負(fù)母線，補(bǔ)償共模噪聲；

35、所述差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)通過正母線注入電感注入正母線，補(bǔ)償差模噪聲。

36、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓，計算得到迭代補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，并疊加在所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)上，對補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代的步驟，包括：

37、測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓；

38、通過噪聲源電壓獲取迭代共模噪聲數(shù)據(jù)與迭代差模噪聲數(shù)據(jù)；

39、根據(jù)所述迭代共模噪聲數(shù)據(jù)與所述迭代差模噪聲數(shù)據(jù)，計算每個頻點(diǎn)的迭代共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與迭代差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，得到迭代補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)；

40、將所述迭代補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)疊加后，通過dac，與pwm同步輸出，進(jìn)行噪聲補(bǔ)償。

41、第二方面，本技術(shù)還提供一種基于開關(guān)頻譜解析重構(gòu)電壓型數(shù)字有源emi濾波電路，用于執(zhí)行上述的基于開關(guān)頻譜解析重構(gòu)電壓型數(shù)字有源emi濾波方法，所述電路包括注入電路與數(shù)字控制電路；

42、所述數(shù)字控制電路，包括互相連接的數(shù)字控制器與雙輸出端dac；所述數(shù)字控制器用于獲取被測降壓電路在開關(guān)頻點(diǎn)處的共模噪聲數(shù)據(jù)與差模噪聲數(shù)據(jù)，以及，用于根據(jù)所述共模噪聲數(shù)據(jù)與所述差模噪聲數(shù)據(jù)，計算每個頻點(diǎn)的共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，得到補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，以及，用于控制pwm和所述dac同步；所述dac，用于對所述補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬輸出；

43、所述注入電路，包括正母線注入電感與負(fù)母線注入電感，所述正母線注入電感，用于將所述共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)與所述差模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)注入正母線，補(bǔ)償差模噪聲與部分共模噪聲；所述負(fù)母線注入電感，用于將所述共模補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)注入負(fù)母線，補(bǔ)償其余共模噪聲。

44、本技術(shù)提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

45、通過本技術(shù)提供的一種基于開關(guān)頻譜解析重構(gòu)電壓型數(shù)字有源emi濾波方法及電路，適合以差模噪聲為主的場景，無需檢測電路，能夠在降低成本的同時減小體積；同時，對共模與差模干擾進(jìn)行抑制，使emi抑制能力完全運(yùn)用，避免共模干擾與差模干擾之間的互相轉(zhuǎn)換，同時針對共模與差模進(jìn)行共同抑制?？蓪?shí)現(xiàn)共模噪聲頻譜中低頻段下降5-30db，差模噪聲頻譜中低頻段下降10-30db。

46、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。