本技術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頻譜解析重構電壓型數(shù)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(fā)展，電力電子變換器在新能源、電動汽車、工業(yè)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(fā)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(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(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)有技術中，隨著數(shù)字控制技術的興起，通過將數(shù)字控制與有源emi濾波器相結合，得到了數(shù)字式有源emi濾波技術，如圖12所示，其核心原理與傳統(tǒng)有源emi濾波技術相同，只是將其中的有源器件以數(shù)字控制器進行替代，在檢測回路中增加模數(shù)轉換器（adc），在注入回路中增加數(shù)模轉換器（dac），從而實現(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濾波技術通常針對正母線和負母線進行干擾抑制，而不是針對共模干擾與差模干擾進行抑制，從而使emi抑制能力無法完全運用，并導致共模干擾與差模干擾之間互相轉換的問題，以及，同時現(xiàn)有的emi抑制技術大多數(shù)僅針對共模或差模進行單獨抑制，無法實現(xiàn)共同抑制。

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(xiàn)有技術的信息。

技術實現(xiàn)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，實現(xiàn)共模和差模干擾進行共同抑制。

2、為實現(xiàn)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）在開關頻點處的共模噪聲數(shù)據與差模噪聲數(shù)據；所述共模噪聲數(shù)據包括共模噪聲頻譜幅值數(shù)據與相位數(shù)據，所述差模噪聲數(shù)據包括差模噪聲頻譜幅值數(shù)據與相位數(shù)據；

5、構建包含噪聲源、補償電壓源、寄生電容與線性阻抗穩(wěn)定網絡（lisn）阻抗的共模等效電路與差模等效電路，計算每個頻點的共模補償電壓數(shù)據與差模補償電壓數(shù)據，得到補償電壓數(shù)據；

6、將所述補償電壓數(shù)據通過dac，與脈沖寬度調制（pwm）同步輸出，所述補償電壓數(shù)據通過注入電感注入正母線與負母線，進行噪聲補償；其中，所述共模補償電壓數(shù)據通過正母線注入電感與負母線注入電感注入正母線與負母線，補償共模噪聲，所述差模補償電壓數(shù)據通過正母線注入電感注入正母線，補償差模噪聲。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，在所述將所述補償電壓數(shù)據通過dac，與pwm同步輸出，所述補償電壓數(shù)據通過注入電感注入正母線與負母線，進行噪聲補償?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，計算得到迭代補償電壓數(shù)據，并疊加在所述補償電壓數(shù)據上，對補償電壓數(shù)據進行迭代。

9、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述獲取buck電路在開關頻點處的共模噪聲數(shù)據與差模噪聲數(shù)據的步驟，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)據與差模噪聲電壓時域波形數(shù)據；

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

12、在一種可能的實現(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)據與差模噪聲電壓時域波形數(shù)據的步驟，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)據與所述差模噪聲電壓時域波形數(shù)據。

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

16、構建包含噪聲源、補償電壓源、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、根據疊加抵消原則得到等效模型共模補償電壓數(shù)據與等效模型噪聲源電壓共模數(shù)據的關系，構建第一公式；

18、根據疊加抵消原則得到等效模型差模補償電壓數(shù)據與等效模型噪聲源電壓差模數(shù)據的關系，構建第二公式；

19、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；

20、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共模補償電壓數(shù)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差模補償電壓數(shù)據。

21、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述第一公式為：

22、；

23、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，為差模補償電壓幅值，為差模補償電壓相位，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、在一種可能的實現(xiàn)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：

28、；

29、其中，為共模補償電壓數(shù)據，為開關頻率，為時間；

30、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：

31、；

32、其中，為差模補償電壓數(shù)據。

33、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述將所述補償電壓數(shù)據通過dac，與pwm同步輸出，所述補償電壓數(shù)據通過注入電感注入正母線與負母線，進行噪聲補償?shù)牟襟E，包括：

34、將所述共模補償電壓數(shù)據通過正母線注入電感與負母線注入電感注入正母線與負母線，補償共模噪聲；

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

36、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述測量lisn上的噪聲電壓，作為噪聲源電壓，計算得到迭代補償電壓數(shù)據，并疊加在所述補償電壓數(shù)據上，對補償電壓數(shù)據進行迭代的步驟，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)據與迭代差模噪聲數(shù)據；

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

40、將所述迭代補償電壓數(shù)據與所述補償電壓數(shù)據疊加后，通過dac，與pwm同步輸出，進行噪聲補償。

41、第二方面，本技術還提供一種基于開關頻譜解析重構電壓型數(shù)字有源emi濾波電路，用于執(zhí)行上述的基于開關頻譜解析重構電壓型數(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頻點處的共模噪聲數(shù)據與差模噪聲數(shù)據，以及，用于根據所述共模噪聲數(shù)據與所述差模噪聲數(shù)據，計算每個頻點的共模補償電壓數(shù)據與差模補償電壓數(shù)據，得到補償電壓數(shù)據，以及，用于控制pwm和所述dac同步；所述dac，用于對所述補償電壓數(shù)據進行模擬輸出；

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

44、本技術提供的技術方案可以包括以下有益效果：

45、通過本技術提供的一種基于開關頻譜解析重構電壓型數(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行抑制，使emi抑制能力完全運用，避免共模干擾與差模干擾之間的互相轉換，同時針對共模與差模進行共同抑制。可實現(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、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。