本技術涉及以共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頻譜解析重構電流型數字有源emi濾波方法及電路。

背景技術：

1、目前，電力電子技術高速發展，電力電子變換器在新能源、電動汽車、工業控制等領域的應用日益廣泛。隨著寬禁帶半導體器件（如sic、gan）的普及，推動變換器向高開關頻率、高功率密度的方向發展。然而，高開關頻率容易導致更高的電壓變化率（dv/dt）與電流變化率（di/dt），以及更強的元件間電磁耦合，進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濾波器來進行抑制。傳統的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，能夠對電磁干擾進行抑制，但其體積較大，難以適應高功率密度的需求，而有源emi濾波器則是通過對電力電子變換器產生的電磁干擾電壓或電流進行檢測，經過運算放大器反相放大，再經注入電路注入系統，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、現有技術中，隨著數字控制技術的興起，通過將數字控制與有源emi濾波器相結合，得到了數字式有源emi濾波技術，如圖12所示，其核心原理與傳統有源emi濾波技術相同，只是將其中的有源器件以數字控制器進行替代，在檢測回路中增加模數轉換器（adc），在注入回路中增加數模轉換器（dac），從而實現降低成本、減小體積。

4、但是，上述數字式有源emi濾波技術中，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，為了提高emi抑制效果需要在電路的檢測點和注入點之間加入解耦電感，從而進一步增大體積，同時，現有數字式有源emi濾波技術通常針對正母線和負母線進行干擾抑制，從而導致emi抑制能力無法完全運用，以及，共模干擾與差模干擾之間互相轉換。

5、需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現思路

1、針對上述問題，本技術提供了一種基于開關頻譜解析重構電流型數字有源emi濾波方法及電路，適合以共模噪聲為主的場景，能夠在減小體積的同時，實現共模和差模的復合式抑制并通過迭代更新不斷優化emi抑制效果。

2、為實現本技術的目的，本技術提供如下的技術方案：

3、第一方面，本技術提供一種基于開關頻譜解析重構電流型數字有源emi濾波方法，包括：

4、獲取被測降壓電路（buck電路）在開關頻點處的初始共模噪聲數據與初始差模噪聲數據；所述初始共模噪聲數據包括初始共模噪聲頻譜幅值數據與相位數據，所述初始差模噪聲數據包括初始差模噪聲頻譜幅值數據與相位數據；

5、構建包含噪聲源、補償電壓源、補償電容、寄生電容與線性阻抗穩定網絡（lisn）阻抗的共模等效電路與差模等效電路，根據所述初始共模噪聲數據與所述初始差模噪聲數據，計算每個頻點的初始補償電壓共模數據與初始補償電壓差模數據，得到初始補償電壓數據；所述初始補償電壓數據包括：所述初始補償電壓共模數據與所述初始補償電壓差模數據，所述初始補償電壓共模數據包括：初始補償電壓共模頻譜幅值數據與相位數據，所述初始補償電壓差模數據包括：初始補償電壓差模頻譜幅值數據與相位數據；

6、將所述初始補償電壓數據通過dac，與脈沖寬度調制（pwm）同步輸出，進行初始噪聲補償；其中，所述初始補償電壓共模數據輸出至共模補償電容，生成初始共模補償電流輸入地線，補償共模噪聲，所述初始補償電壓差模數據輸出至差模補償電容，生成初始差模補償電流輸入正母線，補償差模噪聲；

7、所述初始噪聲補償結束后，測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓，計算得到二次補償電壓數據，并疊加在所述初始補償電壓數據上，對補償電壓數據進行迭代。

8、在一種可能的實現方式中，所述獲取buck電路在開關頻點處的初始共模噪聲數據與初始差模噪聲數據的步驟，包括：

9、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據與差模噪聲電壓時域波形數據；

10、根據所述共模噪聲電壓時域波形數據與所述差模噪聲電壓時域波形數據，通過快速傅里葉變換（fft）得到開關頻點處的所述初始共模噪聲數據與所述初始差模噪聲數據。

11、在一種可能的實現方式中，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據與差模噪聲電壓時域波形數據的步驟，包括：

12、通過噪聲分離器將lisn上的共模噪聲與差模噪聲分離；

13、根據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據與所述差模噪聲電壓時域波形數據。

14、在一種可能的實現方式中，所述構建包含噪聲源、補償電壓源、補償電容、寄生電容與lisn阻抗的共模等效電路與差模等效電路，根據所述初始共模噪聲數據與所述初始差模噪聲數據，計算每個頻點的初始補償電壓共模數據與初始補償電壓差模數據，得到初始補償電壓數據的步驟，包括：

15、構建包含噪聲源、補償電壓源、補償電容、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；

16、忽略皮法數量級的寄生電容，根據疊加抵消原則得到等效模型補償電壓共模數據與等效模型噪聲源電壓共模數據的關系，構建第一公式；

17、根據疊加抵消原則得到等效模型補償電壓差模數據與等效模型噪聲源電壓差模數據的關系，構建第二公式；

18、根據所述第一公式計算各個開關頻點處所需的共模補償電壓幅值和相位，根據所述第二公式計算各個開關頻點處所需的差模補償電壓幅值和相位；

19、將各開關頻點的所述共模補償電壓幅值和相位正弦波疊加得到所述初始補償電壓共模數據，并將各開關頻點的所述差模補償電壓幅值和相位正弦波疊加得到所述初始補償電壓差模數據。

20、在一種可能的實現方式中，所述第一公式為：

21、；

22、其中，為共模補償電壓幅值，為共模補償電壓相位，為lisn等效電阻，為lisn等效阻抗，為共模補償電容的阻抗，為共模噪聲源電壓幅值，為共模噪聲源電壓相位；

23、所述第二公式為：

24、；

25、其中，為差模補償電壓幅值，為差模補償電壓相位，為差模等效電路中輸入電容的阻抗，為共模補償電容的阻抗，為差模噪聲源電壓幅值，為差模噪聲源電壓相位。

26、在一種可能的實現方式中，各開關頻點的所述共模補償電壓幅值和相位通過第三公式進行正弦波疊加，所述第三公式為：

27、；

28、其中，為初始補償電壓共模數據，為開關頻率，為時間；

29、各開關頻點的所述差模補償電壓幅值和相位通過第四公式進行正弦波疊加，所述第四公式為：

30、；

31、其中，為初始補償電壓差模數據。

32、在一種可能的實現方式中，所述將所述初始補償電壓數據通過dac，與pwm同步輸出，進行初始噪聲補償的步驟，包括：

33、通過共模等效電路與差模等效電路，將補償電壓參考點設為負母線；

34、將所述初始補償電壓共模數據輸出至共模補償電容，生成初始共模補償電流輸入地線，補償共模噪聲；

35、所述初始補償電壓差模數據輸出至差模補償電容，生成初始差模補償電流輸入正母線，補償差模噪聲。

36、在一種可能的實現方式中，所述初始補償電壓共模數據輸出的起始時刻與所述初始共模噪聲數據的起始時刻對齊，所述初始補償電壓差模數據輸出的起始時刻與所述初始差模噪聲數據的起始時刻對齊，即測量的共模和差模噪聲數據起始點與pwm對應的時刻即為補償電壓與pwm的同步輸出點。

37、在一種可能的實現方式中，所述初始噪聲補償結束后，測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓，計算得到二次補償電壓數據，并疊加在所述初始補償電壓數據上，對補償電壓數據進行迭代的步驟，包括：

38、在所述初始噪聲補償結束后，測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓；

39、通過噪聲源電壓獲取二次共模噪聲數據與二次差模噪聲數據；

40、根據所述二次共模噪聲數據與所述二次差模噪聲數據，計算每個頻點的二次補償電壓共模數據與二次補償電壓差模數據，得到二次補償電壓數據；

41、將所述二次補償電壓數據與所述初始補償電壓數據疊加后，通過dac，與pwm同步輸出，進行二次噪聲補償。

42、第二方面，本技術還提供一種基于開關頻譜解析重構電流型數字有源emi濾波電路，用于執行上述的基于開關頻譜解析重構電流型數字有源emi濾波方法，所述電路包括注入電路與數字控制電路；

43、所述數字控制電路通過注入電路與被測設備（eut）連接，包括連接兩個dac的數字控制器；所述數字控制器，用于驅動開關管，以及，用于獲取被測降壓電路在開關頻點處的共模噪聲數據與差模噪聲數據，以及，用于根據所述共模噪聲數據與所述差模噪聲數據，計算每個頻點的補償電壓共模數據與補償電壓差模數據，得到補償電壓數據，以及，用于進行補償電壓疊加，以及，用于控制pwm與所述dac輸出同步；所述dac，用于對所述補償電壓數據進行模擬輸出；

44、所述注入電路，包括共模補償電容與差模補償電容，所述共模補償電容，用于通過所述補償電壓共模數據生成共模補償電流輸入地線，補償共模噪聲；所述差模補償電容，用于通過所述補償電壓差模數據生成差模補償電流輸入正母線，補償差模噪聲。

45、本技術提供的技術方案可以包括以下有益效果：

46、通過本技術提供的一種基于開關頻譜解析重構電流型數字有源emi濾波方法及電路，適合以共模噪聲為主的場景，無需檢測電路，能夠在降低成本的同時減小體積；同時，完全運用emi的抑制能力，實現共模與差模干擾的復合式抑制，避免共模干擾與差模干擾之間的互相轉換，并通過不斷迭代優化emi抑制效果。單次迭代后，共模噪聲中低頻段下降10-30db，差模噪聲下降10-40db，兩次迭代后實現共模噪聲頻譜中低頻段下降20-30db，差模噪聲頻譜下降20-40db。

47、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。