【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，特别涉及一种基于谐波合成算法的有源滤波器及其工作方法。
技术介绍
1、随着半导体技术的不断发展，开关变换器以其高功率密度、小体积、轻重量等优点，广泛应用于手机充电器、新能源汽车等现代社会的多个场合。为了让开关变换器的体积更小、功率密度更高，开始使用gan、sic等第三代半导体器件。
2、开关变换器的开关频率和功率密度的提高，会导致严重的电磁干扰(emi，electromagnetic interference)问题。解释性的，电磁干扰会通过辐射和传导的方式，从干扰源影响到敏感设备；严重的电磁干扰不仅会影响附近电子系统的正常运行，降低其可靠性，还会污染电网；其中，噪声源、传输路径、敏感设备为电磁干扰三要素。
3、为了解决电磁干扰问题，众多学者和工程师从电磁干扰三要素入手，提出了多种方案；具体示例性的，屏蔽、优化布局、合理接地是比较常见的抑制电磁干扰的方法。目前，降低功率变换装置emi的思路，一是降低开关变换器电路本身产生的emi，二是采用emi滤波器来有效隔绝传导emi的传输途径，这就使得emi滤波器的作用越来越重要。
4、现有常用的emi滤波器可分为无源滤波器和有源滤波器；其中，无源滤波器的体积较大，不适合小型化的趋势；有源滤波器的体积较小，适合应用于高功率密度的场景。具体示例性的，图1示出了常用的有源滤波器方案；解释性的，数字有源滤波器拓扑分为检测电路、控制板、注入电路和解耦电路；其检测电路和补偿电路与模拟型有源emi滤波器一样，也分为电流检测、电压检测和电流补偿、电
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于谐波合成算法的有源滤波器及其工作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的技术方案，具体是基于谐波合成算法有源滤波器抑制emi噪声的实现方案，具有算法简单以及成本较低的技术进步。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，所述基于谐波合成算法的有源滤波器的电路拓扑包括：fpga数字电路、dac数模转换电路和反馈电压注入电路；其中，
4、所述fpga数字电路用于注入谐波合成信号，根据实际需要调节信号的宽度、幅值和起始时刻，并在emi噪声波形尖峰的时刻，输出数字信号；
5、所述dac数模转换电路用于接收所述fpga数字电路输出的数字信号，输出对应转换的模拟信号；
6、所述反馈电压注入电路用于输入所述模拟信号，并滤除预设频率以上的高频信号后输出。
7、本专利技术的进一步改进在于，所述谐波合成信号的获取步骤为，
8、获取开关电路工作产生的emi噪声数据；
9、对获取的emi噪声数据进行傅里叶分析，得到设定频率范围内频点的幅值和相位；将设定频率范围内频点的正弦波进行合成，获得谐波合成信号。
10、本专利技术的进一步改进在于，所述设定频率范围为150k～1mhz。
11、本专利技术的进一步改进在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器能够使emi噪声的噪声水平在150khz～1mhz下降20db以上。
12、本专利技术的进一步改进在于，所述fpga数字电路中，在emi噪声波形尖峰的时刻，输出数字信号的步骤包括：
13、在谐波合成信号注入过程中设置计数器，计数器的周期与开关电路的开关频率对应的周期一致；根据计数器的值，在emi噪声波形尖峰的时刻，fpga数字电路输出用于输入dac数模转换电路的数字信号，使得dac数模转换电路输出的模拟信号的起始时刻与emi噪声波形尖峰的时刻一致，且与emi噪声波形反相。
14、本专利技术的进一步改进在于，所述反馈电压注入电路是一个一阶rc低通滤波器，由电阻和电容组成。
15、本专利技术的进一步改进在于，所述预设频率为30mhz。
16、本专利技术的进一步改进在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器用于设置在工作电路的功率线上。
17、本专利技术提供的一种基于谐波合成算法的有源滤波器的工作方法，包括以下步骤：
18、基于开关电路工作的emi噪声数据，获取谐波合成信号并注入fpga数字电路，根据实际需要调节信号的宽度、幅值和起始时刻，并在emi噪声波形尖峰的时刻，输出数字信号；
19、dac数模转换电路接收所述fpga数字电路输出的数字信号，输出对应转换的模拟信号；
20、所述反馈电压注入电路输入所述模拟信号，并滤除预设频率以上的高频信号后输出。
21、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
22、本专利技术实施例提供的基于谐波合成算法的有源滤波器，是基于谐波合成算法有源滤波器的抑制emi噪声实现方案，其显著的技术进步包括：第一，可以显著降低dc-dc逆变器的emi噪声水平，能够保证dc-dc逆变器附近设备的稳定运行；第二，相比于传统的模拟型有源滤波器，不用考虑电路之中的寄生参数的影响以及稳定性的问题，且本专利技术的滤波器的核心器件不直接与电源线相接，所以在高电压场景，不用增大滤波器的体积；第三，相较于传统的有源滤波器，去掉检测部分和adc模块，达到了减小成本的效果；第四，本专利技术滤波器方案实现算法简单，不存在负反馈环节，所以不会有系统稳定性问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器的电路拓扑包括：FPGA数字电路、DAC数模转换电路和反馈电压注入电路；其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述谐波合成信号的获取步骤为，
3.根据权利要求2所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述设定频率范围为150K～1MHz。
4.根据权利要求3所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器能够使EMI噪声的噪声水平在150KHz～1MHz下降20dB以上。
5.根据权利要求1所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述FPGA数字电路中，在EMI噪声波形尖峰的时刻，输出数字信号的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述反馈电压注入电路是一个一阶RC低通滤波器，由电阻和电容组成。
7.根据权利要求1所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述预设频率为30MH
8.根据权利要求1所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器用于设置在工作电路的功率线上。
9.一种权利要求1所述的基于谐波合成算法的有源滤波器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器的电路拓扑包括：fpga数字电路、dac数模转换电路和反馈电压注入电路；其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述谐波合成信号的获取步骤为，
3.根据权利要求2所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述设定频率范围为150k～1mhz。
4.根据权利要求3所述的一种基于谐波合成算法的有源滤波器，其特征在于，所述基于谐波合成算法的有源滤波器能够使emi噪声的噪声水平在150khz～1mhz下降20db以上。
5.根据权利要求1所述的一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨传凯，杨昌建，毕闯，刘皓，窦汝哲，李白海，张华，唐子卓，刘树桦，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。