[发明专利]一种动车组逆变器的抗电磁干扰装置

权利要求书

1.一种动车组逆变器的抗电磁干扰装置，包含以下内容：信号接收单元、时频转换单元、低通滤波单元、差分比较单元以及频率段控制单元；

所述信号接收单元包含波形设定器和波形判别器，位于所述抗电磁干扰装置的内部，用于接收所述动车组逆变器中的IGBT每一次开关过程的波形，每一个波形由N个波峰组成；

波形设定器负责设定波形数据集，令F＝{F₁，F₂，...，F_n}，表示为一个所述波形数据集，其中n为自然数，n代表所述波形数据集中所有波形的数目，i＝1,2,…，n；F_i为第i个波形，第i个波形F_i中包含若干个波峰，所述波形F_i中波峰的总数目为N，N为自然数；

接着，波形设定器设定在所述波形数据集F中存在着正约束关系和逆约束关系，若已知两个波峰属于同一个方向类别，就将所述两个波峰定义为正约束关系；反之，若已知两个波峰不属于同一个方向类别，就将所述两个波峰定义为逆约束关系；其中，所述方向类别有两类，分别为：当所述波峰对应的波形区段的函数为凸函数时，所述方向类别为正；当所述波峰对应的波形区段的函数为凹函数时，所述方向类别为负；

波形判别器根据所述正约束关系将所述波形数据集中的所有波形的呈正约束关系的波峰分为m个波峰面域，m为自然数；如果每个所述波峰面域中的波峰属于同一个方向类别，则X_m为第m个所述波峰面域，令其中M为所述波峰面域的总个数，m为自然数，m＝1,2,…，M，k为自然数，m_k为第m个所述波峰面域中包含的所有波峰的个数，X为所述波峰面域，为第m个所述波峰面域包含的所有波峰；同时，波形判别器根据所述逆约束关系形成每个所述波峰面域之间的判别集合，所述判别集合用来判断M个所述波峰面域之间是否呈面域自相关，如果第m个所述波峰面域中的某个波峰与非第m个所述波峰面域中的任何一个波峰为所述逆约束关系，则称所述M个波峰面域中的第m个所述波峰面域与非第m个所述波峰面域为面域自相关，令Y为波峰面域的判别集合，令Y_m为第m个所述波峰面域的判别集合，第m个所述波峰面域的判别集合Y_m用于描述M个所述波峰面域中与第m个所述波峰面域有所述面域自相关的所述波峰面域；

所述时频转换单元位于所述抗电磁干扰装置的内部，与所述信号接收单元相连，用于将所述波峰面域从时域转换到频域，从而得到所述波峰面域的绝对幅频值，计算公式如下：

其中m＝1，2，…，M，m为自然数，M为所述波峰面域的个数，X为所述波峰面域，X_m为第m个所述波峰面域，c为所述波峰面域对应的所述波形的上升沿时间，d为所述波峰面域对应的所述波形的下降沿时间，f为所述波峰面域对应的所述波形的最大频率值，Y为所述波峰面域的判别集合，Y_m为第m个所述波峰面域的判别集合，Q为所述波峰面域的绝对幅频值，Q_m为第m个所述波峰面域的绝对幅频值；

所述低通滤波单元位于所述抗电磁干扰装置的内部，与所述时频转换单元相连，用于剔除所述时频转换单元中所述波峰面域的绝对幅频值的短期波动，以保留长期发展趋势来保证信号的平滑，将所述波峰面域的绝对幅频值经过低通滤波单元滤波后得到所述波峰面域的低通滤波绝对幅频值，计算公式如下：

其中m＝1，2，…，M，m为自然数，M为所述波峰面域的个数，n＝1，2,…，N，n为自然数，N为滤波次数，α为滤波系数，为所述波峰面域的低通滤波绝对幅频值，为第m个所述波峰面域的低通滤波绝对幅频值，为第m个所述波峰面域经过第n次滤波后的所述波峰面域的低通滤波绝对幅频值，为第m个所述波峰面域经过第n-1次滤波后的所述波峰面域的低通滤波绝对幅频值；

所述差分比较单元位于所述抗电磁干扰装置的内部，与所述低通滤波单元相连，以补偿所述低通滤波单元晶体管门限的差异和漂移，得到漂移校正后的频率段,计算公式如下：

其中，m＝1，2，…，M为自然数，M为所述波峰面域的个数，为第m个所述波峰面域的低通滤波绝对幅频值，T为所述波峰面域对应的所述波形的周期，t为所述低通滤波单元晶体管门限的漂移值，j为虚部符号，B₀为环境温度，B为所述IGBT开关的实际温度，T为所述频率段，T_m为第m个所述频率段；

所述频率段控制单元位于所述抗电磁干扰装置的内部，与所述差分比较单元相连，通过相关性分析，控制所述频率段T_m的取值范围，控制其的取值在工业用电力电子单元件的弱电磁干扰频率段范围内，从而减少所述动车组逆变器产生的电磁干扰，工作的具体步骤为：

首先，所述频率段控制单元设定了频率段T_i和频率段T_j之间的距离为d(T_i，T_j),表示频率段T_i和频率段T_j之间的距离，公式如下：

其中，i，j为自然数，T为所述频率段，T_i为所述第i个频率段，T_j为所述第j个频率段，d为所述距离，d(T_i，T_j)为所述频率段T_i和频率段T_j之间的距离；

接着，所述频率段控制单元设定了频率段T_i和频率段T_j之间的归属度为z(T_i，T_j),表示频率段T_i和频率段T_j之间的相关程度，公式如下：

其中，i，j，p为自然数，T为所述频率段，T_i为所述第i个频率段，T_j为所述第j个频率段，T_p为所述第p个频率段,d(T_i，T_j)为所述频率段T_i和频率段T_j之间的距离，d(T_p，T_j)为所述频率段T_p和频率段T_j之间的距离,z为所述归属度，z(T_i，T_j)为所述频率段T_p和频率段T_j之间的归属度；

最后，所述频率段控制单元将所述归属度小于1的所述频率段剔除，即可得到所述动车组逆变器的弱电磁干扰频率段，以将所述动车组逆变器的频率段控制在所述弱电磁干扰频率段内，从而减少所述动车组逆变器产生的电磁干扰。