逆变器共模传导EMI频谱包络线的预测方法技术

本发明专利技术提供了一种逆变器共模传导EMI频谱包络线的预测方法，属于电力电子技术领域。包括确定人工神经网络的输入变量和输出变量；利用计算机仿真软件获取构建神经网络所需的样本数据；训练样本数据，构建神经网络模型；向神经网络模型输入测试集数据，得到逆变器共模传导EMI频谱包络线。本发明专利技术的预测方法避免了传统频域法依赖逆变器实际的运行工况，无法快速、准确地预测任意运行工况下的共模传导EMI，操作过程复杂的缺点，不仅考虑了实际运行工况下寄生电容对共模传导EMI的影响，而且能够快速、准确地预测任意运行工况下逆变器共模传导EMI频谱包络线，方法灵活，操作简便，解决了传统建模复杂、耗时的困难。耗时的困难。耗时的困难。

【技术实现步骤摘要】
逆变器共模传导EMI频谱包络线的预测方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，涉及逆变器共模传导EMI频谱包络线的预测方法，尤其涉及一种基于人工神经网络的逆变器共模传导EMI频谱包络线的预测方法。

技术介绍

[0002]逆变器是碳化硅器件运用的工业主战场之一。由于碳化硅器件拥有突破了硅器件极限的高速、高温特性，理论上可以使逆变器性能提升到新的高度，但由碳化硅器件构成的逆变器通常具有更高的du/dt、di/dt、开关频率、功率密度等特点，这加剧了传导EMI的恶化。传导EMI标准是电力电子系统必须满足的工业标准之一，其中，共模EMI由于噪声水平预测困难往往是研究热点之一。
[0003]在电力电子系统的设计中，传统的传导EMI建模方法(时域法和频域法)不能同时保证快速且准确地对系统的传导EMI噪声水平进行预测，为了使系统的传导EMI通过工业标准，我们需要快速且准确地预测系统的共模传导EMI噪声水平。为此很多专家学者提出不同的解决方法：
[0004]题为“Comparative Analysis on Conducted CM 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆变器共模传导EMI频谱包络线的预测方法，所述逆变器包括直流电压源(10)、三相三电平ANPC逆变电路(20)、寄生电容(30)、滤波电路(40)、人工电源网络(50)和负载(60)；所述三相三电平ANPC逆变电路(20)包括两个相同的支撑电容和一个逆变主电路，其中，两个支撑电容分别记为支撑电容Cap1和支撑电容Cap2，支撑电容Cap1和支撑电容Cap2串联后接在直流电压源(10)的直流正母线P和直流负母线E之间，支撑电容Cap1和支撑电容Cap2的连接点记为直流母线中点O；所述逆变主电路包括A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂，每相桥臂包括6个带反并联二极管的开关管，即逆变主电路共包括18个带反并联二极管的开关管，将18个带反并联二极管的开关管记为开关管S
ij
，其中i表示三相，i＝a，b，c，j表示开关管和二极管的序号，j＝1，2，3，4，5，6；A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂相互并联在直流正母线P和直流负母线E之间；在三相桥臂的每相桥臂中，开关管S
i1
、开关管S
i2
、开关管S
i3
、开关管S
i4
顺序串联，且开关管S
i1
的输入端接直流正母线P、开关管S
i4
的输出端接直流负母线E，开关管S
i5
的输入端接开关管S
i1
的输出端，开关管S
i5
的输出端接直流母线中点O，开关管S
i6
的输入端接直流母线中点O，开关管S
i6
的输出端接开关管S
i3
的输出端；将开关管S
i1
、开关管S
i2
和开关管S
i5
的公共节点记为开关管连接点ψ
i1
，开关管S
i3
、开关管S
i4
和开关管S
i6
的公共节点记为开关管连接点ψ
i2
，开关管S
i2
和开关管S
i3
的连接点记为输出点φ
i
，i＝a，b，c；开关管S
i1
、开关管S
i4
、开关管S
i5
和开关管S
i6
为工频开关管，且开关频率均为50Hz，开关管S
i2
和开关管S
i3
为高频开关管且开关频率相同，记高频开关管的开关频率为高频开关频率f
sw
；另外18个反并联二极管记为二极管D
ij
；所述寄生电容(30)包括1个直流母排对地寄生电容C
bus
、6个相同的开关管对地寄生电容和3个相同的逆变器交流输出侧寄生电容，其中，6个开关管对地寄生电容分别记为开关管对地寄生电容Cp
iη
，3个逆变器交流输出侧寄生电容分别记为交流输出侧寄生电容Cp
i3
，i＝a，b，c，η＝1，2；所述直流母排对地寄生电容C
bus
的一端接直流母线中点O、另一端接地，开关管对地寄生电容Cp
i1
的一端接开关管连接点ψ
i1
、另一端接地，开关管对地寄生电容Cp
i2
的一端接开关管连接点ψ
i2
、另一端接地，逆变器交流输出侧寄生电容Cp
i3
的一端接输出点φ
i
，另一端接地；所述滤波电路(40)包括三相滤波电感L和三相滤波电容C0，三相滤波电感L的一端接输出点φ
i
，另一端接负载(60)，三相滤波电容C0并联在三相滤波电感L和负载(60)之间，三相滤波电感L、三相滤波电容C0和负载(60)的公共节点记为滤波电路连接点γ
i
，i＝a，b，c；所述人工电源网络(50)包括三相网络电阻R和三相网络电容C1，三相网络电阻R和三相网络电容C1串联后并联在滤波电路连接点γ
i
和负载(60)之间，三相网络电容C1的另一端接地；其特征在于，所述预测方法基于人工神经网络对逆变器共模传导EMI频谱包络线进行预测，具体步骤如下：步骤1，确定人工神经网络的输入变量和输出变量所述人工神经网络包括神经网络1和神经网络2，其中，神经网络1的输入变量为5个，分别为：高频开关频率f
sw
、开关管S
i2
和开关管S
i3
的开通驱动电阻Rg
on
、开关管S
i2
和开关管S
i3
的关断驱动电阻Rg
off
、寄生电容C2和寄生电容C3，神经
网络1的输出变量为逆变器共模传导EMI频谱的5个转折点的频率，记为频率f1，频率f2，频率f3，频率f4，频率f5；神经网络2的输入变量为6个，分别为：直流电压源(10)的电压值V
dc
、高频开关频率f
sw
、开关管S
i2
和开关管S
i3
的开通驱动电阻Rg
on
、开关管S
i2
和开关管S
i3
的关断驱动电阻Rg
off
、寄生电容C2和寄生电容C3；神经网络2的输出变量为逆变器共模传导EMI频谱在频率f1，频率f2，频率f3，频率f4，频率f5处的频谱幅值，记为频谱幅值M
f1
、频谱幅值M
f2
、频谱幅值M
f3
、频谱幅值M
f4
、频谱幅值M
f5
；所述寄生电容C2＝C
bus
＝Cp
i3
，所述寄生电容C3＝Cp
i1
＝Cp
i2
；步骤2，利用计算机仿真软件，获取构建神经网络1模型和神经网络2模型所需的样本数据，其中：构建神经网络1模型所需的样本数据包括K组输入数据及对应的K组仿真输出值，分别为神经网络1输入数据f
swN
，Rg
onN
，Rg
offN
，C
2N
，C
3N
和神经网络1仿真输出值其中，N为各组的序号，N＝1，2，3
…
K；构建神经网络2模型所需的样本数据包括K组输入数据及对应的K组仿真输出值，分别为神经网络2输入数据V
dcN
，f
swN
，R
gonN
，R
goffN
，C
2N
，C
3N
和神经网络2仿真输出值步骤3，构建神经网络1模型和神经网络2模型所述神经网络1结构中，输入层含5个神经元，隐藏层含9个神经元，输出层含5个神经元，输入为步骤1确定的神经网络1的5个输入变量f
sw
，Rg
on
，Rg
off
，C2，C3，输出为步骤1确定的神经网络1的5个输出变量f1，f2，f3，f4，f5；所述神经网络2结构中，输入层含6个神经元，隐藏层含8个神经元，输出层含5个神经元，输入为步骤1确定的神经网络2的6个输入变量V
dc
，f
sw
，Rg
on
，R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳宁，彭强，杨仁海，谢绿伟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：