一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件制造技术

本发明专利技术公开了一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，基于巨变灵敏度的思想对BUCK斩波器电路寄生参数做出简化；使用Simulink搭建仿真模型表达简化后的斩波电路；使用MATLAB软件的GUI和Simulink模块进行数据交互和数据处理，获取多种情况下的电路仿真结果；该预测软件有着全面的功能，方便研发，设计及生产人员快速掌握电路大致的共模干扰时域波形和频谱图，即使是不同的开关器件控制信号，不同的电路性能指标(输出电压幅值，开关器件动作的边沿陡度等)，都可以进行共模干扰预测。为斩波器的产品生产设计与干扰测试等方面提供便利。生产设计与干扰测试等方面提供便利。生产设计与干扰测试等方面提供便利。

【技术实现步骤摘要】
一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件


[0001]本专利技术具体是指一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件。

技术介绍

[0002]如今电磁干扰问题日益受到关注而具有高频率开关器件的斩波器亟需方便而准确的电磁干扰预测。
[0003]本专利技术公开了一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，基于巨变灵敏度的思想对BUCK斩波器电路寄生参数做出简化；使用Simulink搭建仿真模型表达简化后的斩波电路；使用MATLAB软件的GUI和Simulink模块进行数据交互和数据处理，获取多种情况下的电路仿真结果；该预测软件有着全面的功能，方便研发，设计及生产人员快速掌握电路大致的共模干扰时域波形和频谱图，即使是不同的开关器件控制信号，不同的电路性能指标(输出电压幅值，开关器件动作的边沿陡度等)，都可以进行共模干扰预测。为斩波器的产品生产设计与干扰测试等方面提供便利。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供：
[0005]一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，
[0006]通过互锁的单选按钮选择确定干扰源模型相对应的仿真干扰模型；
[0007]根据选择的仿真干扰模型获取仿真文件；
[0008]若仿真文件获取失败，则报错，程序终止；
[0009]若仿真文件获取成功，则加载文件预运行；通过输入分别对应仿真干扰模型中元件数据的寄生参数，确定传导路径，用于区别不同型号的斩波器；
[0010]设置上一步骤中对应斩波器的电路性能指标数据，所述电路性能指标数据对应不同仿真干扰模型呈现不同的参数；
[0011]判定输入的电路性能指标数据是否满足对应仿真干扰模型的一般规律，若不符合，则数据不正常，执行重新输入；
[0012]若符合，则数据正常，通过set_param函数对应写入仿真文件并运行仿真；
[0013]通过仿真结果中目标斩波器的共模干扰幅值、最大值以及谐振点，显示所预测的共模干扰电压的时域以及频域图像；
[0014]若需更改数据多次实验，则执行重新输入，若需结束程序，则执行终止程序。
[0015]作为改进，所述仿真干扰模型有三种，包括方波、可更改占空比的脉宽调制波PWM波以及更改边沿陡度的梯形波；所述仿真干扰模型由基本电路元件以及控制信号组成；所述基本电路元件包括电阻、电感、电容以及理想电压源；所述理想电压源用于模拟实际干扰源，即由斩波电路中的开关器件IGBT控制的电路输出端；所述控制信号波形通过信号发生模块搭建。
[0016]作为改进，所述寄生参数包括R、L、C，其中，R代表阻抗稳定网络的电阻，L代表正负
母线电感并联值，C代表IGBT对地寄生电容。
[0017]作为改进，所述正负母线电感并联值L的计算公式为：
[0018][0019]式中，l为长度，w为宽度，t为高度。
[0020]作为改进，所述IGBT对地寄生电容C的计算公式为：
[0021]C＝ε0ε
γ
A/d，
[0022]式中，A为表面积，d为宽度。
[0023]作为改进，在所述方波控制下的仿真干扰模型中，采用方波发生器Signal generator控制电压源；可调的所述电路性能指标数据包括电压幅值以及波形频率，IGBT边沿陡度恒为无穷大。
[0024]作为改进，在所述PWM波控制下的仿真干扰模型中，在波形周期不便的情况下，改变开通时间；PWM控制信号由三角载波和定常模块Constant进行调制，通过二者比较，对电压源输出控制信号；通过改变定常模块的幅值，实现改变电压源的输出波形占空比；将输出电压幅值与比较单元输出结果进行乘运算，即可更改干扰源的输出幅值；可调的所述电路性能指标数据包括电压幅值、频率以及占空比，用于研究电路开关器件控制信号占空比对共模干扰电压的影响。
[0025]作为改进，在所述梯形波控制下的仿真干扰模型中，通过循环序列模块Repeating Sequence完成波形的发生，并实现修改上升沿或下降沿陡度；可调的所述电路性能指标数据包括电压幅值、波形频率以及IGBT边沿陡度。
[0026]作为改进，通过仿真干扰模型的LISN电阻上共模电压的测量仪表和系统时钟得到所述时域信号的数据；所述频域数据由时域信号通过傅里叶变换处理得到。
[0027]本专利技术与现有技术相比的优点在于：本专利技术基于MATLAB的Simulink仿真模块和GUIDE图像界面模块，有效地将电磁干扰路径和干扰源模型与实际斩波电路建模结合起来，实现了针对不同型号BUCK斩波器，多种干扰类型进行预测，并且电路性能参数可调。基于所绘制的共模电压干扰频谱图，使用户可以直观的了解目标斩波器的共模干扰幅值、极大值和谐振点等重要信息。
附图说明
[0028]图1是本专利技术一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件的流程图。
[0029]图2是本专利技术一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件中斩波器的仿真模型。
[0030]图3是本专利技术一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件中的GUI界面。
[0031]图4是本专利技术一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件中的Simulink界面。
[0032]图5是电压源方波控制信号运行情况。
[0033]图6是电压源PWM波控制信号运行情况。
[0034]图7是电压源梯形波控制信号运行情况。
[0035]图8是方波频谱预测波形。
[0036]图9是实物实验共模电压频谱。
[0037]图10是幅值电压频谱比较。
Sequence完成波形的发生，并实现修改上升沿或下降沿陡度；可调的电路性能指标数据包括电压幅值、波形频率以及IGBT边沿陡度。
[0060]本实施例中，通过仿真干扰模型的LISN电阻上共模电压的测量仪表和系统时钟得到时域信号的数据；频域数据由时域信号通过傅里叶变换处理得到。
[0061]本专利技术中软件的执行方式说明：确保电脑中有MATLAB软件，将ZIP包解压后，修改.bat文件中文件路径为当前文件的路径，双击“运行matlabGUI.bat”文件运行软件。
[0062]本专利技术中软件的使用说明：
[0063]1)用户选择软件干扰源类型，分三种情况：如所研究的电路占空比不变，选择方波信号即可，如所研究电路占空比改变，选择PWM波形，如需要研究频段高于10MHz的高频信号，选择梯形波。选择完毕点击确认设置按钮，软件会将对应干扰模型载入工作空间。注意：干扰源类型选择完毕不允许修改，
[0064]2)用户在斩波电路电磁干扰预测软件的GUI界面修改干扰路径参数，R：阻抗稳定网络的电阻，L:正负母线电感并联值，C:IGBT对地寄生电容，软件将储存参数。
[0065]3)填写斩波器性能参数，根据所选择干扰类型的不同，此模块略有差异。如选择方波，仅有电压幅值，波形频率可调，IGBT边沿陡度恒为无穷大；如选择PWM波，有电压幅值，频率和占空比可调，用于研究电路开关器件控制信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，其特征在于：通过互锁的单选按钮选择确定干扰源模型相对应的仿真干扰模型；根据选择的仿真干扰模型获取仿真文件；若仿真文件获取失败，则报错，程序终止；若仿真文件获取成功，则加载文件预运行；通过输入分别对应仿真干扰模型中元件数据的寄生参数，确定传导路径，用于区别不同型号的斩波器；设置上一步骤中对应斩波器的电路性能指标数据，所述电路性能指标数据对应不同仿真干扰模型呈现不同的参数；判定输入的电路性能指标数据是否满足对应仿真干扰模型的一般规律，若不符合，则数据不正常，执行重新输入；若符合，则数据正常，通过set_param函数对应写入仿真文件并运行仿真；通过仿真结果中目标斩波器的共模干扰幅值、最大值以及谐振点，显示所预测的共模干扰电压的时域以及频域图像；若需更改数据多次实验，则执行重新输入，若需结束程序，则执行终止程序。2.根据权利要求1所述的一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，其特征在于：所述仿真干扰模型有三种，包括方波、可更改占空比的脉宽调制波PWM波以及更改边沿陡度的梯形波；所述仿真干扰模型由基本电路元件以及控制信号组成；所述基本电路元件包括电阻、电感、电容以及理想电压源；所述理想电压源用于模拟实际干扰源，即由斩波电路中的开关器件IGBT控制的电路输出端；所述控制信号波形通过信号发生模块搭建。3.根据权利要求1所述的一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，其特征在于：所述寄生参数包括R、L、C，其中，R代表阻抗稳定网络的电阻，L代表正负母线电感并联值，C代表IGBT对地寄生电容。4.根据权利要求3所述的一种BUCK斩波器电磁干扰预测软件，其特征在于：所述正负母线电感并联值L的计算公式为：式中，l为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海洋，姜来，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：