本發(fā)明涉及一種功率開(kāi)關(guān)放大器的控制方法，具體涉及一種功率開(kāi)關(guān)放大器共模噪聲抑制方法，用于抑制在脈寬調(diào)制策略中產(chǎn)生的共模噪聲。

背景技術(shù)：

功率開(kāi)關(guān)放大器通常由功率半導(dǎo)體器件，如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、MOSFET或其他類(lèi)型的半導(dǎo)體器件。通常情況下，為了控制功率開(kāi)關(guān)放大器的功率流動(dòng)，采用脈寬調(diào)制(PWM)策略進(jìn)行控制，而PWM策略將產(chǎn)生電壓的快速變化進(jìn)而引起差模(DM)噪聲和共模(CM)噪聲，而這些噪聲的產(chǎn)生將對(duì)其他敏感性元件的正常工作造成干擾，甚至影響整個(gè)系統(tǒng)的正常使用。

因此，有必要通過(guò)調(diào)整一定的控制策略抑制共模噪聲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的：設(shè)計(jì)一種用于抑制功率開(kāi)關(guān)放大器的共模噪聲的方法。

本發(fā)明的功率開(kāi)關(guān)放大器共模噪聲抑制方法，用于對(duì)多個(gè)功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)單元進(jìn)行控制，每個(gè)功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)單元由兩個(gè)全橋逆變器構(gòu)成的四橋臂逆變器組成，其中四橋臂逆變器的輸入正端和大地之間存在雜散電容C1u，輸入負(fù)端與大地之間存在雜散電容C1n，其中一個(gè)全橋逆變器的輸出端之間連接有平衡電抗器L1，另一個(gè)全橋逆變器的輸出端之間連接有平衡電抗器L2；在相鄰的全橋逆變器之間所述平衡電抗器L1和平衡電抗器L2連接，端部全橋逆變器的平衡電抗器L1和平衡電抗器L2分別通過(guò)濾波器(2)與負(fù)載線(xiàn)圈(3)連接；

該共模噪聲抑制方法通過(guò)調(diào)整PWM控制策略的調(diào)制順序?qū)崿F(xiàn)功率開(kāi)關(guān)放大器的軟開(kāi)關(guān)控制，其中在同一時(shí)刻對(duì)每一個(gè)功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)單元輸入的開(kāi)關(guān)管控制信號(hào)相同，并且每一個(gè)功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)單元中同時(shí)有兩個(gè)上開(kāi)關(guān)管接通，兩個(gè)下開(kāi)關(guān)管接通。

所述平衡電抗器L1采用電感。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)功率開(kāi)關(guān)放大器控制策略的改變抑制了共模噪聲，無(wú)需增加額外的濾波器將減小系統(tǒng)的體積和重量，并減小甚至消除了共模噪聲，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高。

附圖說(shuō)明

圖1是2個(gè)單元級(jí)聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)放大器結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是n個(gè)單元級(jí)聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)放大器結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是級(jí)聯(lián)功率開(kāi)關(guān)放大器的共模環(huán)路阻抗等效電路；

圖4是開(kāi)關(guān)序列1共模電壓幅值；

圖5是開(kāi)關(guān)序列2共模電壓幅值；

圖6是開(kāi)關(guān)序列3共模電壓幅值；

圖7是開(kāi)關(guān)序列4共模電壓幅值。

其中，1-功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)單元、2-濾波器、3-負(fù)載線(xiàn)圈、4-共模噪聲等效電壓源、5-濾波器等效阻抗、6-線(xiàn)纜等效阻抗、7-雜散電容等效阻抗

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明的共模噪聲抑制策略可以在功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，每個(gè)級(jí)聯(lián)單元由兩個(gè)全橋逆變器構(gòu)成的四橋臂逆變器組成。兩個(gè)全橋逆變器通過(guò)兩個(gè)平衡電抗器連接，平衡電抗器的中點(diǎn)用來(lái)連接不同級(jí)聯(lián)單元和負(fù)載。選擇特定的開(kāi)關(guān)序列可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的，首先選擇的特定序列需要保證每個(gè)級(jí)聯(lián)單元中全橋逆變器的兩個(gè)橋臂之間的相移，能夠產(chǎn)生足夠的環(huán)流以保證零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)的實(shí)現(xiàn)；其次，選擇的特定序列可以將功率開(kāi)關(guān)放大器引起的共模電壓幅值控制的最小。在某些情況下，特定的調(diào)制方式可以將引起共模電流的共模電壓完全消除。

功率開(kāi)關(guān)放大器級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路框圖如圖1所示，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包含2個(gè)級(jí)聯(lián)單元1，每個(gè)單元均由獨(dú)立電源供電。半導(dǎo)體器件和電源輸入對(duì)地均存在雜散電容，兩個(gè)級(jí)聯(lián)單元通過(guò)線(xiàn)纜與負(fù)載線(xiàn)圈3相連。

正如前文提到，共模噪聲對(duì)于系統(tǒng)中的敏感器件將產(chǎn)生嚴(yán)重的問(wèn)題。負(fù)載線(xiàn)圈兩端的等效平均電壓定義為共模電壓，共模電壓充當(dāng)噪聲源，噪聲源和等效環(huán)路阻抗產(chǎn)生的共模電流如圖1中兩個(gè)單元級(jí)聯(lián)的功率開(kāi)關(guān)放大器結(jié)構(gòu)框圖中用i_cm表示。為了減小共模噪聲，在功率放大器的輸出端通常需要濾波器。圖3中共模電壓的幅值可用式(1)表示：

$V_{cm}=\frac{1}{2}(V_A+V_B)---\left(1\right)$

由于兩個(gè)四橋臂的全橋逆變器通過(guò)平衡電抗器連接，定義平衡點(diǎn)航企的中點(diǎn)為電位O，式(1)需要滿(mǎn)足式(2)：

$\frac{1}{2}(V_{B1}+V_{B{1}^{\′}})=\frac{1}{2}(V_{A2}+V_{A{2}^{\′}})---\left(2\right)$

由于兩個(gè)電源輸入不共地，雜散電容上電壓可以如下表示：

V_c1u＝V_c1n+V_dc (3)

V_c2u＝V_c2n+V_dc (4)

V_c1u+V_c1n+V_c2u+V_c2n＝cons tan t (5)

基于以上各式，兩個(gè)四橋臂的全橋逆變器的雜散電容(C_1u,C_2u,C_1n,C_2n)的充電過(guò)程是一個(gè)瞬態(tài)平衡過(guò)程，即所有的電容電壓在不同開(kāi)關(guān)組合中和是一個(gè)常數(shù)。如果假設(shè)雜散電容C_1n和C_2n在開(kāi)關(guān)矢量(0,0,0,0,0,0)作用時(shí)初始電壓為V_o，C_1u和C_2u的初始電壓為V_o+V_dc。那么，根據(jù)式(1)～(5)可以推導(dǎo)出不同狀態(tài)下的共模電壓。

下文給出不同開(kāi)關(guān)序列作用下對(duì)于共模電壓的影響的實(shí)施案例，采用開(kāi)關(guān)序列1的脈寬調(diào)制策略，其中1表示單橋臂上管開(kāi)通，下管關(guān)斷，0表示單橋臂上管關(guān)斷，下管開(kāi)通。根據(jù)式(1)～(5)可以推導(dǎo)出不同狀態(tài)下的共模電壓，如圖4所示，共模噪聲的幅值為±0.5V_dc。

表1開(kāi)關(guān)序列1

采用開(kāi)關(guān)序列2的脈寬調(diào)制策略，根據(jù)式(1)～(5)可以推導(dǎo)出不同狀態(tài)下的共模電壓，如圖5所示，共模噪聲的幅值為±0.25V_dc，共模噪聲幅值減小，得到一定抑制。

表2開(kāi)關(guān)序列2

采用開(kāi)關(guān)序列3的脈寬調(diào)制策略，根據(jù)式(1)～(5)可以推導(dǎo)出不同狀態(tài)下的共模電壓，如圖6所示，共模噪聲的幅值為±0.25V_dc，相比于開(kāi)關(guān)序列1的控制方法，共模噪聲幅值減小，得到一定抑制。

表3開(kāi)關(guān)序列3

采用開(kāi)關(guān)序列4的脈寬調(diào)制策略，根據(jù)式(1)～(5)可以推導(dǎo)出不同狀態(tài)下的共模電壓，如圖7所示，可以看出，通過(guò)開(kāi)關(guān)序列4的控制方法，可以使得共模噪聲的幅值為0，將共模噪聲完全抑制。

表4開(kāi)關(guān)序列4