[发明专利]一种基于状态转换的12相整流电路传导电磁干扰建模方法

说明书

本发明公开一种基于状态转换的12相整流电路传导电磁干扰建模方法，包括以下步骤：1)将12相整流电路的电源分为四组，并确定12相整流电路的运行模式；2)根据12相整流电路的运行模式，确定12相整流电路的工作模式；3)根据12相整流电路的工作模式，建立不同工作模式下的12相整流电路传导电磁干扰模型，从而确定不同工作模式下12相整流电路的差模电压和共模电压。本发明针对输入电源不平衡的12相整流电路，提出差模、共模电磁干扰源建模方法，更符合实际的电路情况，也就更加准确预测实际12相整流电路的电磁干扰特性。

技术领域

本发明涉及电磁兼容性预测领域，具体是一种基于状态转换的12相整流电路传导电磁干扰建模方法。

背景技术

整流电路是应用最为广泛、数量最多、装机容量最大的一类电力电子能量变换装置。由于结构简单和控制方便等优点，使用二极管或晶闸管作为整流器件的整流系统在高压直流输电、电化学处理过程及大功率推进等领域得到了广泛应用。然而，由于整流器件的强非线性和时变性，这类整流系统会产生大量谐波，降低系统功率因数，导致电压发生畸变，并可能对其它用电设备产生不利影响。

为了减少由整流系统产生的传导电磁干扰，目前广泛采用PWM整流系统和多相整流系统等技术进行改造，使其不产生谐波或者尽可能少的产生谐波。PWM整流系统通过控制全控器件的开通与关断，使输入电流和输入电压同相位，且输入电流无谐波。多相整流系统通过增加整流变压器或发电机的输出相数，使负载电压脉波数增多，从而达到抑制输入电流谐波和降低负载电压纹波系数的目的。相对于PWM整流系统，多相整流系统结构简单、可靠性更高，更适合于舰艇等大电流、高电压、大功率场合。

与此同时，相对于单相整流系统和三相整流系统，传递相同功率时，多相整流系统整流器件承受的反向电压更低，对整流器件的绝缘等级要求低。最为主要的是，不使用任何滤波装置时，多相整流系统输出电压、电流的总谐波系数比单相整流系统和三相整流系统要小得多，进而使其滤波装置或功率因数校正装置的功率等级较小。多相整流系统，尤其是12相整流电路的一系列优良特性使其在舰艇等大电流、高电压、大功率场合得到了广泛应用。但是随着高频高温SiC等开关器件的逐步广泛应用，由于dv/dt和di/dt相对上一代Si基半导体开关器件大幅度增大，带来了更加严重的电磁干扰问题。

因此需要针对舰艇平台中的12相整流电路建立电磁干扰的准确计算方法，预测作战平台内的设备所处的电磁环境，进而分析敏感设备的干扰响应，为抑制电磁干扰、解决电磁兼容问题奠定基础。目前的12相整流电路EMI预测有两种方法，一种是在Saber或者Simplorer等软件通过搭建时域模型，另外一种是对功率半导体器件波形的拟合。但是存在着以下问题：1)时域EMI预测虽然能够精准拟合功率半导体器件的暂态开关过程，尤其是对高频下的“振铃”响应预测效果比较好，但是计算时间长，需要占用较多的内存，尤其是利用Simplorer进行场路协同分析时，需要大量的时间进行计算，而且时域数值计算不稳定，可能会导致发散；2)在频域对开关波形的拟合，虽然精度相对较低，但是不会导致发散，虽然能够在一定的精度范围内，准确预测12相整流电路产生的EMI，可以用于后续针对性的EMI抑制设计，但是不能够揭示12相整流器电磁干扰产生的机理。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于状态转换的12相整流电路传导电磁干扰建模方法，包括以下步骤：

1)将12相整流电路的电源分为四组，并确定12相整流电路的运行模式；

12相整流电路的电源电压分别如下所示：