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舰船大功率逆变电源电磁干扰建模与噪声抑制方法研究
| 论文题名： | 舰船大功率逆变电源电磁干扰建模与噪声抑制方法研究 |
| 关键词： | 舰船大功率逆变电源;电磁干扰;噪声抑制;屏蔽效能 |
| 摘要： | 随着电器及电力电子元器件设备在舰船系统的广泛应用，产生了大量电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）噪声，对舰船供配电系统及周边敏感设备的正常工作造成影响，大功率逆变电源作为直流输电侧与交流供电侧电能交换的载体是舰船供配电系统电磁干扰噪声的重要来源。针对上述问题，本文主要对舰船大功率逆变电源电磁干扰建模与噪声抑制方法展开了研究，具体包括: 1.从电磁干扰的分类出发，分析逆变电路传导EMI噪声生成机理，在Simulink仿真环境下建立舰船大功率逆变电源电路仿真模型。在分析了共模(Common Mode，CM)、差模(Differential Mode，DM)传导EMI噪声等效模型的基础上，提取了以IGBT为功率开关器件的逆变电路的输入、输出电压噪声，并通过改变电流内环、电压外环的双闭环控制参数以抑制传导EMI噪声。此外，将提取的输出交流电压噪声分离，发现电路传导噪声以共模噪声为主，利用散射参数法提取噪声源阻抗，设计了针对本电路的EMI滤波器以抑制传导EMI噪声。 2.分析逆变电路辐射EMI噪声生成机理，在分析了共模、差模辐射EMI噪声等效模型的基础上，利用快速傅里叶变换原理将辐射EMI噪声进行共模、差模分离，并通过实验验证了该辐射EMI噪声分离方法的有效性。此外还分析了典型辐射噪声产生原因，建立了因阻抗失配引起的辐射噪声模型。 3.在CST仿真环境下对逆变电源柜体进行建模，分析不同柜体模型下的柜体电磁屏蔽效果。仿真结果表明，在不同开孔位置下，背面开孔的柜体屏蔽效能平均优于底面开孔4.15dB。模型优化为背面开孔后，通过不同开孔形状的仿真对比，发现正六边形开孔的柜体屏蔽效能优于圆形开孔和正方形开孔。在模型优化为正六边形开孔后，通过添加柜体内侧屏蔽层仿真，分析得出屏蔽层的添加能使柜体屏蔽效能优化7.63dB，极大的提升了柜体电磁特性。 4.开展了舰船大功率逆变电源EMI实验与抑制研究。通过添加滤波器有效隔离噪声源等方式抑制电路传导EMI噪声，同时对逆变电源柜体进行开孔位置、开孔形状、屏蔽材料选取等各方面的优化，以达到抑制传动控制柜的辐射EMI噪声的目的。对优化过的舰船逆变电源柜体开展了基于GJB151B的CE102、RE101、RE102的EMI标准测试实验，顺利通过测试，验证了本课题所提出的噪声抑制方法的正确性和有效性。 |
| 作者： | 朱达 |
| 专业： | 电气工程；电力电子与电力传动 |
| 导师： | 王恩荣;颜伟;张军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京师范大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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