混沌信号调制下Boost型变换器电磁干扰水平分析

Boost型变换器电路如图3所示。用于计算机模拟的电路中,取电源电压Vin=10V、电感L=1mH、电容C=12μF。按前述方式生成的各种混沌开关调制信号的平均频率为10kHz,平均占空比取为0.5。为对比,文中所给出的结果均以占空比等于0.5的标准PWM为比较对象。为保证结果的可靠性,模拟中使用的软件已应用标准电路结果进行了校验。

大量的计算机模拟表明,不论是使用混沌还是超混沌信号生成混沌开关调制信号,都可以降低Boost型变换器输入电流的谐波谱峰值,但不同的混沌调制模式有不同的频谱扩展结果。在相同输出电压条件下,以标准PWM模式为参考,将4种混沌调制模式进行横向比较可以得到:谐波峰值平均降低量以CCFMFD模式为最大,CCFMVD模式次之,CPWM模式效果最差。这与文献使用“蔡氏电路”双涡卷混沌序列调制模式下对Buck型变换器进行计算机模拟所得结果一致。就同一种开关调制模式而言,不同性质混沌对CCFMFD模式的影响如表2所示。即在电路参数、输出直流电压、调制模式都相同的情况下,仅仅改变调制信号的性质得到的结果。

从表中给出的以标准周期PWM前19次谐波为参照的数据可以看出,分别在混沌、亚超混沌及超混沌信号调制下,各次谐波对应处的频谱数值都得到了明显的降低。在混沌信号调制下,谐波对应处的频谱数值平均降低14.87分贝(dB);在亚超混沌信号调制下,谐波对应处的频谱数值平均降低16.84分贝(dB);在超混沌信号调制下,谐波对应处的频谱数值平均降低17.86分贝(dB)。若以欧盟(89/336/EEC指令)电磁兼容性导则中限制设备输入电流谐波分量最大值幅度这一原则,来讨论不同性质混沌信号降低电磁干扰水平的效果,结论非常明显,即以超混沌信号作为开关调制信号源,比混沌能更好地降低电磁干扰水平。

结论

本文对不同性质混沌序列调制的开关信号降低开关模式电源电磁干扰水平的效果进行了多方位的比较分析,结果表明:不管是何种性质的混沌调制信号,都能降低Boost型变换器的电磁干扰水平;不同性质的混沌序列,有不同的降低电磁干扰水平的效果。