无刷电机EMC仿真---随机开关频率SVPWM的算法
本文摘要：（由ai生成）
本文介绍了基于CST的反激式变压器3D建模与仿真，包括从Datasheet提取磁导率数据的方法。文章提供了CST脚本使用教程，优化了仿真网格，并探讨了电磁噪声问题。针对PWM控制策略产生的高次谐波问题，文章提出了随机PWM调制技术，特别是随机开关频率SVPWM技术。该技术通过脚本实现，仿真结果表明其能有效优化EMI发射。总结来说，随机SVPWM技术有助于降低开关谐波噪声，提高电力电子设备的EMC性能。
大家好,我是CST电磁兼容性仿真。这是我的第55篇原创文章。为避免错过干货知识,欢迎关注公 众 号，共同学习，共同进步！
小编自己编写的CST脚本使用教程介绍：
随着人们对于生活环境要求的提高,电磁噪声成为越来越受关注的话题。
普通的 PWM(pulse widthmodulation)控制策略中逆变器的功率开关是以确定的开关频率通断的，这种控制方案虽然可以较好地抑制普通的PWM(脉冲widthmodulation)控制策略中逆变器的功率开关是以确定的开关频率通断的,这种控制方案虽然可以较好地抑制电压波形中的低次谐波，但却将产生某些幅值很大的高次谐波。
由PWM驱动造成的EMI(electro magnetic interference），无法依靠增加硬件的方法来解决，这是采用PWM 驱动的本身特性所决定的，而随机PWM调制技术是减少电力电子开关电路EMI的有效方法之一。随机PWM技术是将按某种概率律分布的随机信号加入到开关信号，使得开关信号变为非周期信号,将原来集中在开关频率及其谐波频率上的能量分摊在整个频域范围内，从而有效减小了离散谐波幅值，这使得功率谱呈现出较为连续的频谱，有效地抑制了存在于开关功率驱动电路中的传导发射。虽然谐波能量的频谱得到展宽，但是总的谐波能量是没有改变的。
目前的随机调制技术有以下几种随机方案:①随机开关PWM;②随机脉冲位置PWM;随机开关频率PWM。然而,随机开关频率PWM被认为是最佳的随机方式，因为该方式具有连续的功率谱密度且谐波峰值下降快,不包含离散的谐波成份,在抑制EMI方面十分有效,并且该随机方式在输出电压上产生较小的幅值。
随机开关频率SVPWM的原理
产生随机PWM的前提条件是产生一种随机信号序列。然而要想获得真正的随机序列是很难做到的，因此工程上通常采用伪随机序列来代替。产生伪随机序列需要随机开关函数,如图所示为随机开关函数的示意图。
由于SVPWM是由马鞍波和三角波调制生成，且马鞍波的频率和三角波的频率固定。所以SVPWM波的频率是固定的。随机开关频率SVPWM是通过产生随机频率的三角波和固定频率的马鞍波调制生成。
随机开关频率SVPWM的脚本
如图，这是小编自己写的随机开关频率SVPWM的脚本
与SVPWM生成器脚本相比，做了一些变更
1.增加了设置随机频率的上限和下限频率，在上限频率和下限频率之间随机生成频率。不再是固定的频率。
2.设计了单双电机的可选，可以输出6路驱动信号，如果是双电机可以输出12路驱动信号
3.（1）支持七段式算法和五段式算法（2）五段式最小占空比设置（3）双电机之间相电流的相位差设置（4）堵转的初始相位设置
随机开关频率SVPWM的仿真
都说随机开关频率SVPWM算法不但对解决NVH问题有帮助，也对减小EMC发射有作用，那我们就简单用一个三相桥电路仿真一下，看看随机开关频率SVPWM仿真和常用的SVPWM仿真得到的LISN上频谱对比。
随机开关频率SVPWM使用的开关频率是8kHz~10kHz，SVPWM使用的开关频率是10kHz
蓝色是SVPWM，橘黄色是随机SVPWM
从图中可以看到随机SVPWM频谱主瓣和旁瓣幅值更低，主瓣宽度较宽。而且随机SVPWM得频率bo波动更小，包络更清晰。
很明显随机SVPWM算法可以优化EMI发射。
综上所述
随机SVPWM技术能有效地降低各次开关谐波噪声，使得逆变器易于通过EMC测试。通过随即改变开关频率使逆变器电磁噪声得功率在整个频率轴上均匀分布，在开关变换器中随机开关频率调制技术是一个可行和有效的降噪方法。
