劉金鳳, 王旭東, 周美蘭
(哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱150080)
目前,脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation,PWM)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)因?yàn)榫哂辛己玫倪\(yùn)行特性,已經(jīng)在工業(yè)和民用裝置中得到了廣泛應(yīng)用,但是他所帶來(lái)的電磁干擾(electromagnetic interference,EMI)問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。PWM調(diào)制過(guò)程中產(chǎn)生的電壓變化率可達(dá)到5~15 kV/μs,由此產(chǎn)生的電磁干擾是對(duì)PWM系統(tǒng)電磁兼容性能的巨大考驗(yàn)。近年來(lái),許多學(xué)者都進(jìn)行了PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳導(dǎo)干擾特性的研究,文獻(xiàn)[1-2]利用仿真軟件建立了PWM系統(tǒng)的仿真模型,通過(guò)時(shí)域和頻域兩種方法進(jìn)行模型的驗(yàn)證,但是由于這些模型沒(méi)有考慮到干擾源的高頻模型,所以其模型僅適合1 MHz的低頻段。文獻(xiàn)[3-4]采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論計(jì)算相結(jié)合的方式進(jìn)行系統(tǒng)建模,該計(jì)算求解過(guò)程緩慢,同時(shí)存在大量的假設(shè)和簡(jiǎn)化,并不能反映真實(shí)寄生參數(shù)在高頻干擾作用下所帶來(lái)的影響。
本文以他勵(lì)直流電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過(guò)深入分析系統(tǒng)高頻特性,建立系統(tǒng)的電磁兼容(electromagnetic compatibility,EMC)模型,對(duì)于參數(shù)的確定采用實(shí)驗(yàn)與蟻群算法相結(jié)合的方式,即先利用阻抗分析儀得到系統(tǒng)的阻抗頻率特性,再建立模型參數(shù)的向量集合,利用蟻群算法進(jìn)行參數(shù)的快速智能搜索和優(yōu)化,直到滿(mǎn)足精確度要求,最后輸出該算法所選取的電路模型參數(shù)。
控制系統(tǒng)目前多采用脈沖寬度調(diào)制斬波方式,即對(duì)主電路系統(tǒng)采用降壓或升壓斬波技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的控制。二象限直流斬波電路作為一套直流電機(jī)的控制電路,復(fù)合了降壓和升壓斬波技術(shù),使其既適用于驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)模式,又適用于再生制動(dòng)模式。
經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)PWM系統(tǒng)的傳導(dǎo)干擾的大量研究發(fā)現(xiàn),因?yàn)楣材:筒钅鲗?dǎo)干擾的形成機(jī)理、耦合路徑等都不盡相同,所以需要分開(kāi)研究。通過(guò)對(duì)PWM系統(tǒng)的電磁干擾特性進(jìn)行分析得出結(jié)論:由于電路本身存在的寄生參數(shù)為共模傳導(dǎo)干擾的傳播提供了豐富的傳播路徑,導(dǎo)致共模電流會(huì)通過(guò)對(duì)地的寄生參數(shù)流入其他系統(tǒng)并對(duì)其產(chǎn)生影響,所以,共模傳導(dǎo)干擾的危害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模干擾,共模干擾成為PWM系統(tǒng)干擾的主要成分和抑制對(duì)象[5-6]。
圖1為PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí),采集的MOSFET開(kāi)關(guān)管漏源極之間電壓變化的時(shí)域波形,開(kāi)關(guān)管每次通斷時(shí),都會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)的電壓尖峰。
圖1 開(kāi)關(guān)管端電壓時(shí)域波形Fig.1 Time domain wave of switch terminal voltage
圖2為在電磁兼容實(shí)驗(yàn)室測(cè)量得到的開(kāi)關(guān)管對(duì)地產(chǎn)生共模電流的時(shí)域波形。由圖2可知,開(kāi)關(guān)管在每次通斷瞬間都會(huì)形成強(qiáng)烈的共模干擾電流,于是形成系統(tǒng)的干擾源。為了檢測(cè)系統(tǒng)中存在的共模傳導(dǎo)干擾頻譜,需要在直流側(cè)串入線(xiàn)性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (line impedance stabilization network,LISN)。LISN有兩個(gè)作用:一是可以為被測(cè)設(shè)備提供穩(wěn)定的50 Ω接地阻抗用以保證測(cè)試結(jié)果的可比性;二是減小電網(wǎng)干擾對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的影響。
圖2 共模電流時(shí)域波形Fig.2 Time domain wave of common mode current
圖3 PWM變換器傳導(dǎo)干擾傳播通道Fig.3 Conducted interference coupling paths of PWM converter
PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)共模傳導(dǎo)干擾傳播路徑如圖3所示,引起共模電流的原因是由于開(kāi)關(guān)管漏極與散熱器之間形成很大的高頻寄生電容Ck,當(dāng)開(kāi)關(guān)管通斷時(shí),由于變換器q點(diǎn)存在寄生電容導(dǎo)致該點(diǎn)對(duì)參考地的電位不停地發(fā)生變化,這個(gè)變化的電位對(duì)寄生電容進(jìn)行充放電,引起共模電流。共模電流流過(guò)寄生電容Ck1和Ck2,再經(jīng)過(guò)散熱器到達(dá)參考地,然后再通過(guò)LISN的50 Ω電阻和0.25 μF電容回到直流側(cè)。同時(shí)系統(tǒng)直流母線(xiàn)對(duì)地也存在寄生電容Cb,為共模電流提供了豐富的傳播路徑[7-8]。
圖4為PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電源端串接LISN后,通過(guò)電磁干擾接收機(jī)觀(guān)察規(guī)定的50 Ω阻抗上存在的共模傳導(dǎo)干擾的頻譜。
圖4 實(shí)測(cè)共模干擾頻譜Fig.4 Measured result of common mode interference spectrum
由圖4可知,該系統(tǒng)在0.7~6 MHz之間的共模干擾超過(guò)國(guó)際A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的限制,不滿(mǎn)足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)EN55022的要求。
由于對(duì)電氣裝置的電磁兼容問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí),通常是考察電磁干擾的頻譜幅值特性,而且EMC標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限值也是以頻譜幅值形式給出的,所以就需要對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)共模電壓進(jìn)行頻譜分析。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9],PWM變換器的共模干擾電壓源表達(dá)式為
式中:ucm為變換器輸出的共模電壓;z為調(diào)制比;Ea為正負(fù)直流母線(xiàn)電壓;ω0為調(diào)制波角頻率;ωs為載波角頻率;J0和Jn分別為0階和n階貝塞爾函數(shù),根據(jù)公式性質(zhì),這里的貝賽爾函數(shù)全部采用第一類(lèi)貝賽爾函數(shù)。
但是該頻譜模型沒(méi)有考慮開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)信號(hào)的上升時(shí)間。假設(shè)上升時(shí)間tr與下降時(shí)間tf相等,則開(kāi)關(guān)信號(hào)的幅值頻譜為
式中fs=ω0/(2π),而優(yōu)化函數(shù)β(fs)是由共模電壓時(shí)域信號(hào)的上升時(shí)間來(lái)決定的。在該電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中,開(kāi)關(guān)信號(hào)幅值 A=3.3 V,占空比 α=0.5,IPB180N04S3型開(kāi)關(guān)管上升時(shí)間tr=54 ns,開(kāi)關(guān)頻率fs=10 kHz,將參數(shù)代入式(4),于是計(jì)算得到優(yōu)化函數(shù)的值為0.017。
根據(jù)圖3對(duì)PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的傳導(dǎo)干擾分析,建立的PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)高頻等效電路模型如圖5所示,其中電壓源ucm1和ucm2分別為主回路開(kāi)關(guān)管和續(xù)流開(kāi)關(guān)管兩端高頻共模干擾電壓源。
圖5 PWM系統(tǒng)高頻EMC模型Fig.5 High frequency EMC model of PWM system
在研究高頻共模干擾電流時(shí),直流側(cè)和負(fù)載側(cè)濾波用電容Cd和Cf對(duì)高頻信號(hào)近似于短路,于是直流電源被認(rèn)為短路,同時(shí)在正負(fù)直流母線(xiàn)側(cè)接入的LISN在共模通道中可以等效成兩條支路的并聯(lián),即等效成 0.5 μF 電容、25 μH 電感和 25 Ω 電阻。Lk1和Lk2分別為主回路和續(xù)流回路開(kāi)關(guān)管的散熱器與參考地連接線(xiàn)之間的等效電感,Ck1和Ck2分別為主回路和續(xù)流回路開(kāi)關(guān)管漏極對(duì)參考地的等效寄生電容,Cb為直流母線(xiàn)正負(fù)極對(duì)參考地的等效寄生電容。
蟻群算法(ant colony algorithm,ACA)是對(duì)自然界螞蟻的尋徑方式進(jìn)行模擬而得出的一種仿生算法。螞蟻個(gè)體之間是通過(guò)在其所經(jīng)過(guò)的路上留下一種稱(chēng)為“信息素”(pheromone)的物質(zhì)來(lái)進(jìn)行信息傳遞的。信息素可以理解為個(gè)體之間相互影響的一個(gè)正反饋機(jī)制,信息素越多的路徑吸引的螞蟻越多,最終實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑的選擇,這就是蟻群算法的基本原理。蟻群算法有兩個(gè)重要特征,其一是螞蟻在群體覓食過(guò)程中所體現(xiàn)出來(lái)的正反饋過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,通過(guò)反饋機(jī)制的調(diào)節(jié),可以對(duì)系統(tǒng)的較優(yōu)解起到一個(gè)自增強(qiáng)的作用,從而使問(wèn)題的解向著全局最優(yōu)的方向進(jìn)行,并能獲得全局的相對(duì)最優(yōu)解;另一特征是分布式并行計(jì)算能力,算法可以在全局的多點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行解的搜索,從而避免了陷入局部最優(yōu)解的可能[10]。
假定有h個(gè)待優(yōu)化的參數(shù),記為P1,P2,…,Ph,對(duì)于其中任一參數(shù)Pi(1≤i≤h),將其設(shè)置為可能取值范圍內(nèi)的N個(gè)隨機(jī)非零數(shù),形成一個(gè)集合QPi。全部螞蟻從蟻巢出發(fā)去尋找食物,每只螞蟻從集合QPi出發(fā),根據(jù)集合中每個(gè)元素的信息素τj(QPi)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率,獨(dú)立隨機(jī)地從每個(gè)集合QPi中唯一地選擇一個(gè)元素。狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和信息素的計(jì)算分別根據(jù)式(7)和式(8)計(jì)算得到,即
式中:τj(QPi)(t)為在第t時(shí)刻留在集合QPi的第j個(gè)元素上的信息素;τj(QPi)(t+n)為在經(jīng)過(guò)n時(shí)刻留在集合QPi的第j個(gè)元素上的信息素;ρ為殘留信息的持久程度,則1-ρ為信息的揮發(fā)程度;Δτj(QPi)為螞蟻在本次循環(huán)中留在集合QPi的第j個(gè)元素上的信息素增量,他是所有螞蟻在該元素上信息素增量的和,該增量的計(jì)算取決于算法計(jì)算輸出與實(shí)際輸出的偏差,偏差越小,信息素增加的就越多。當(dāng)螞蟻在所有集合中完成元素的選擇后,他就到達(dá)了食物源,此后按一定規(guī)則調(diào)節(jié)集合中各元素的信息素。這一過(guò)程被反復(fù)進(jìn)行,直至找到最優(yōu)解或達(dá)到給定的迭代次數(shù)而停止搜索。
由ACA算法搜索路徑的機(jī)理可知,算法中有關(guān)參數(shù)的不同選擇對(duì)蟻群算法的性能有著至關(guān)重要的影響,但是算法參數(shù)的設(shè)置目前在理論上還沒(méi)有依據(jù),是通過(guò)反復(fù)匹配和調(diào)整后憑經(jīng)驗(yàn)得到的。解空間規(guī)模N和螞蟻組數(shù)K的設(shè)置與最優(yōu)解的搜索效率、解的精確度,以及解的全局性等優(yōu)化性能緊密相關(guān)。若問(wèn)題的局部最優(yōu)點(diǎn)較為密集,則可選擇較大的N,K的選取與N直接相關(guān),N越大,則所需的K就越大,但 K的選取還應(yīng)考慮算法的時(shí)間復(fù)雜性[11]。殘留信息持久度一般為 0.5≤ρ≤1,取 0.7左右為最佳;信息素總量Q一般取為1≤Q≤10 000,其值對(duì)算法的影響不大。由于Q比ρ的取值范圍要大得多,所以實(shí)際調(diào)整中,可先隨機(jī)設(shè)定ρ值后,再調(diào)整Q值,以得到較理想的解。在基本確定Q值后,再反過(guò)來(lái)調(diào)整ρ值,尋找更優(yōu)的解。如此反復(fù)調(diào)整,最終逼近兩參數(shù)的理想組合[12]。
由PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)共模等效電路可知,由于系統(tǒng)采用的主回路和續(xù)流回路開(kāi)關(guān)管為同型號(hào)、同批號(hào)的MOSFET管,同時(shí)開(kāi)關(guān)頻率相同,所以其寄生參數(shù)基本相同,包括開(kāi)關(guān)管的漏極對(duì)參考地的寄生電容Ck和散熱器對(duì)參考地的寄生電感Lk,于是為了減少算法的迭代次數(shù),簡(jiǎn)化算法的參數(shù)選取過(guò)程,近似認(rèn)為兩管寄生參數(shù)相同。于是在該等效電路中需要利用蟻群算法確定3個(gè)參數(shù),即開(kāi)關(guān)管寄生參數(shù)Ck和Lk以及直流母線(xiàn)對(duì)地寄生參數(shù)Cb。在分析系統(tǒng)高頻等效電路阻抗參數(shù)時(shí),干擾源按短路分析計(jì)算,于是可得到如圖5所示的高頻等效電路阻抗計(jì)算的H函數(shù)為
根據(jù)電路和開(kāi)關(guān)管特性可以設(shè)置蟻群算法所需輸入,即等效電路參數(shù)的候選解數(shù)組(3×30,3個(gè)待選等效電路參數(shù),每個(gè)參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得到30個(gè)待選解)。蟻群算法參數(shù)設(shè)置為:最大循環(huán)次數(shù)Nc=200;螞蟻數(shù)目K=100;信息素總量Q=700;殘留信息持久度ρ=0.7;偏差量E控制在0.1以?xún)?nèi)。初始時(shí)刻信息素增量設(shè)置為零,即所有螞蟻都置于蟻巢中,其算法流程如圖6所示。每只螞蟻根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率來(lái)決定解空間的選取,再將每只螞蟻選擇的電路參數(shù)帶入到阻抗的H函數(shù)計(jì)算式中統(tǒng)計(jì)出矢量系數(shù),然后利用freqs()函數(shù)計(jì)算矢量系數(shù)構(gòu)成的模擬濾波器的幅頻輸出響應(yīng),該函數(shù)的頻率范圍為150 kHz~30 MHz。根據(jù)函數(shù)的計(jì)算輸出與期望輸出的偏差來(lái)更新每只螞蟻的信息素,待所有螞蟻都到達(dá)食物源以后,記錄最優(yōu)解的偏差,若偏差達(dá)到要求則停止計(jì)算,否則繼續(xù)。若100只螞蟻經(jīng)過(guò)200次循環(huán)都沒(méi)有達(dá)到精確度要求,則考慮算法是否適合該類(lèi)問(wèn)題的求解。
圖6 蟻群算法確定電路參數(shù)流程Fig.6 Fixed circuit parameters flowchart by ACA algorithm
為了獲得PWM系統(tǒng)的高頻EMI模型,首先需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得系統(tǒng)的阻抗幅頻特性,然后將其等效為一個(gè)集總參數(shù)電路,使得在整個(gè)頻段內(nèi)的等效電路阻抗與實(shí)測(cè)繞組阻抗一致。電機(jī)阻抗測(cè)試采用安捷倫公司的Agilent 4249A型精密阻抗分析儀,他的掃描頻率范圍為40 Hz~110 MHz,覆蓋了本文所要研究的傳導(dǎo)干擾頻段。采用靜態(tài)測(cè)量方法,即主回路電源斷路,測(cè)量門(mén)極在高速開(kāi)關(guān)信號(hào)控制作用下,所產(chǎn)生的對(duì)地高頻阻抗頻率特性。圖7為PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的阻抗頻率特性。由阻抗分析儀得到的阻抗頻率特性曲線(xiàn)可知,開(kāi)關(guān)管對(duì)地確實(shí)存在引起共模干擾的對(duì)地寄生參數(shù),這些參數(shù)所組成的阻抗頻率特性呈現(xiàn)電容特性。在掃頻頻率達(dá)到20 MHz左右時(shí),其阻抗輸出值達(dá)到最小,接近600 Ω左右,并趨于穩(wěn)定。
圖7 PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)阻抗頻率特性Fig.7 Impedance frequency characteristics of PWM driving control system
為了獲得等效電路參數(shù),需要利用圖7中阻抗分析儀得到的阻抗頻率特性關(guān)系,將該頻率特性關(guān)系輸入到Matlab的蟻群算法輸入端口,作為蟻群算法進(jìn)行參數(shù)選擇的基準(zhǔn),每只螞蟻根據(jù)信息素和狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率從候選解數(shù)組中選取3個(gè)等效電路參數(shù)后帶入到式(9)的H函數(shù)中,再通過(guò)freqs函數(shù)計(jì)算幅頻響應(yīng),與阻抗分析儀得到的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較,直到滿(mǎn)足精確度要求完成參數(shù)選擇,利用蟻群算法進(jìn)行參數(shù)集合的優(yōu)選,其算法訓(xùn)練曲線(xiàn)如圖8所示。
圖8 蟻群算法訓(xùn)練曲線(xiàn)Fig.8 Training wave of ACA
由算法訓(xùn)練過(guò)程的仿真結(jié)果可知,采用蟻群算法進(jìn)行電路仿真模型的參數(shù)選擇時(shí),訓(xùn)練步數(shù)不足20次就已經(jīng)達(dá)到了0.1的仿真精確度,隨著訓(xùn)練步數(shù)的增加,其精確度逐步趨于穩(wěn)定。算法最終輸出等效電路參數(shù)為:Ck=60.2 pF;Lk=1.8 μH;Cb=193 pF。
圖9為實(shí)測(cè)阻抗頻率特性與仿真輸出阻抗頻率特性對(duì)比圖,由圖9可見(jiàn),在整個(gè)EMC頻段內(nèi),仿真曲線(xiàn)較好地再現(xiàn)了實(shí)測(cè)曲線(xiàn)。
圖9 仿真與實(shí)測(cè)阻抗頻率特性對(duì)比Fig.9 Comparison of simulation and experiment for impedance frequency characteristics
為了驗(yàn)證所建模型和干擾源分析的正確性,將干擾源分析和高頻等效電路模型引入到PSPICE電路分析軟件中,其仿真模型如圖10所示。在研究高頻共模干擾電流時(shí),直流側(cè)電容Cd對(duì)高頻信號(hào)近似于短路。在正負(fù)直流母線(xiàn)側(cè)接入的LISN在共模通道中可以等效成兩條支路的并聯(lián),即等效成0.5 μF電容和25 Ω電阻。直流電源被認(rèn)為短路,25 μH的電感來(lái)自于從LISN到直流側(cè)電容的等效電感。
圖10 電路仿真模型Fig.10 Model of circuit simulation
MOSFET的等效高頻干擾源采用PSPICE中的行為仿真模型。從理論上講,所有有源器件皆可轉(zhuǎn)化為含受控源的等效電路進(jìn)行分析,仿真行為模型就是電路仿真軟件的受控源中的新成員。在PSPICE中有4種理想受控源:電壓控制電壓源;電流控制電流源;電壓控制電流源;電流控制電壓源。這幾種受控源具有輸入阻抗無(wú)限大、輸出阻抗為零、帶寬無(wú)限大、任何工作環(huán)境下增益為定值等完全理想化的特性。而仿真行為模型則是可以根據(jù)用戶(hù)的需要,調(diào)整其輸入輸出轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn),幅頻、相頻特性曲線(xiàn),因此他會(huì)產(chǎn)生更加逼真的描述諧波失真、帶寬受限等非理想特性[13-14]。仿真行為模型是電壓控制電壓源和電壓控制電流源型受控源的延伸,他們都是利用數(shù)學(xué)運(yùn)算方式描述的,常用的行為模型皆存在于A(yíng)BM.olb庫(kù)中。將前面分析得到的PWM變換器的共模電壓幅頻特性輸入到該模型中,作為仿真系統(tǒng)的受控源。同時(shí)在代表LISN的25 Ω電阻的上端口設(shè)置一個(gè)測(cè)量電壓頻譜的Probe探針,然后在仿真設(shè)置窗口中設(shè)置分析類(lèi)型為交流分析,并將掃描頻率范圍設(shè)置在150 kHz~30 MHz范圍內(nèi)。
圖11為利用PSPICE電路仿真軟件得到的LISN側(cè)共模電壓在整個(gè)傳導(dǎo)干擾頻段(150 kHz~30 MHz)的仿真頻譜圖。
圖11 驅(qū)動(dòng)控制器共模傳導(dǎo)干擾頻譜Fig.11 Spectrum of common-mode conducted EMI in drive controller
從該仿真頻譜中可以看出,直流電機(jī)的PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在工作過(guò)程中存在對(duì)地的共模傳導(dǎo)電磁干擾,特別是在500 kHz~3 MHz的頻率范圍內(nèi),系統(tǒng)的共模傳導(dǎo)電磁干擾的強(qiáng)度高于直流電機(jī)單獨(dú)工作過(guò)程中的共模干擾強(qiáng)度,證明功率開(kāi)關(guān)管在工作過(guò)程中的共模干擾加載到了直流電機(jī)中,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的共模干擾強(qiáng)度已經(jīng)超過(guò)了國(guó)際電磁兼容的A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。
圖12為利用PSPICE電路仿真軟件得到的LISN側(cè)共模電壓在不同頻段的仿真頻譜與實(shí)驗(yàn)頻譜對(duì)比圖。由仿真和實(shí)驗(yàn)的共模干擾頻譜對(duì)比圖可知,利用蟻群算法建立的等效電路模型較好地反映了高頻共模干擾的實(shí)驗(yàn)頻譜,也充分證明了所建模型的正確性。
圖12 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)共模干擾仿真與實(shí)驗(yàn)頻譜對(duì)比Fig.12 Comparison of simulation and experiment for drive controller common mode interference
為了彌補(bǔ)目前PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)高頻等效電路模型中的缺陷,采用蟻群算法來(lái)確定等效電路模型中的參數(shù),算法不僅訓(xùn)練速度快,而且仿真精確度高。通過(guò)Matlab仿真結(jié)果與阻抗分析儀的阻抗測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,以及PSPICE電路仿真結(jié)果與LISN的共模干擾頻譜結(jié)果的對(duì)比,證明了基于蟻群算法的PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的高頻仿真模型的準(zhǔn)確性較高,能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)電磁兼容性能的預(yù)測(cè),為后續(xù)電磁干擾的抑制奠定了基礎(chǔ)。
[1] 姜保軍.PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳導(dǎo)共模 EMI抑制方法研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院,2007:53-57.
[2] 單潮龍,馬偉明,王鐵軍,等.逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)EMC模型建立及直流側(cè)傳導(dǎo)干擾研究[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào),2003,15(1):1-6.SHAN Chaolong,MA Weiming,WANG Tiejun,et al.Conducted EMI analysis and modeling of DC power supply with an inverter load[J].Journal of Naval University of Engineering,2003,15(1):1-6.
[3] MOREAU Maxine,IDIR Nadir,LE MOIGNE Philippe.Modeling of conducted EMI in adjustable speed drives[J].IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,2009,51(3):665-672.
[4] LAI J S,HUANG Xudong,PEPA Elton,et al.Inverter EMI modeling and simulation methodologies[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2006,53(3):736-744.
[5] HAMZA Djilali,JAIN Praveen K.Conducted EMI noise mitigation in DC-DC converters using active filtering method[C]//PESC'08-39th IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference,June 15-19,2008,Rhodes,Greece.2008:188-194.
[6] 孟進(jìn),馬偉明,張磊,等.PWM變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳導(dǎo)干擾的高頻模型[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(15):141-145.MENG Jin,MA Weiming,ZHANG Lei,et al.High frequency model of conducted EMI for PWM variable-speed drive sytems[J].Proceedings of the CSEE,2008,28(15):141-145.
[7] AGGELER Daniel,BIELA Juergen,KOLAR Johann W.Controllable dv/dt behaviour of the SIC MOSFET/JFET cascode an alternative hard commutated switch for telecom applications[C]//25th Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition,F(xiàn)ebruary 21-25,2010,Palm Springs,USA.2010:1584-1590.
[8] FUNAKI Tsuyoshi,ARIOKA Hisato,HIKIHARA Takashi.The influence of parasitic components on power mosfet switching operation in power conversion circuits[J].IEICE Electronics Express,2009,6(23):1697-1701.
[9] 裴雪軍.PWM逆變器傳導(dǎo)電磁干擾的研究[D].武漢:華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,2004:34-37.
[10] 蘇文海,姜繼海,劉慶和.直驅(qū)式電液伺服轉(zhuǎn)葉舵機(jī)退火蟻群尋優(yōu) PD 控制[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào),2010,14(1):102-106.SU Wenhai,JIANG Jihai,LIU Qinghe.PD controller based on simulated annealing ant colony optimization algorithm in direct drive electro-hydraulic servo rotary vane steering gear[J].Electric machines and control,2010,14(1):102-106.
[11] JENNINGS Alan L,ORDó?EZ Raúl,CECCARELLI Nicola.An ant colony optimization using training data applied to UAV way point path planning in wind[C]//2008 IEEE Swarm Intelligence Symposium,September 21-23,2008,Saint Louis,USA.2008:4668302.
[12] 王旭東,劉金鳳,張雷.蟻群神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在電動(dòng)車(chē)用直流電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,30(24):95-100.WANG Xudong,LIU Jinfeng,ZHANG Lei.Application of ant colony algorithm neural network in the starting process of DC motor used in electric vehicle[J].Proceedings of the CSEE,2010,30(24):95-100.
[13] BIOLEK Dalibor,BIOLEK Zdenek,Biolková Viera.PSPICE modeling of meminductor[J].Analog Integrated Circuits and Signal Processing,2011,66(1):129-137.
[14] BEN HADJ SLAMA Jaleleddine,HRIGUA Slim,COSTA Francois,et al.Relevant parameters of SPICE3 MOSFET model for EMC analysis[C]//2009 IEEE International Symposium on E-lectromagnetic Compatibility,August 17-21,2009,Austin,USA.2009:319-323.