CN108829965B - 电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质，包括步骤：根据共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；根据直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；根据直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；根据共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；根据共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。本发明针对交直流侧共模干扰耦合机理，提出共模干扰解耦抑制的方法，简化共模电磁干扰抑制过程，并能够同时对直流侧和交流侧的干扰抑制进行设计，节约时间成本及人工成本。

Description

电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及到滤波器设计领域，特别是涉及到一种电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着可再生能源发电技术的发展，近年来国内外关于并网逆变系统电磁干扰抑制方法开展了广泛的研究，电磁兼容成为了整个并网逆变器设计中的热点与难点。
现有的研究主要针对并网逆变器直流侧或者交流侧的电磁干扰问题。上述方法应用在并网逆变器电磁干扰建模与抑制方面存在一个难点，即未涉及到交直流侧电磁干扰传导路径耦合特性，导致交直流侧的电磁干扰抑制研究不够系统全面。
随着交直流混合发电系统以及光伏发电技术的发展，逆变器作为直流与交流系统能量转换的重要装置，根据电磁兼容的定义，需要同时考虑其交直流侧电磁干扰问题，如何针对交直流侧干扰传导路径耦合来抑制干扰噪声是急需一个问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质，以解决背景技术中所提及的至少一个技术问题。
为实现上述目的本发明提出一种电磁干扰滤波器的设计方法，包括步骤：
分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；
根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；
根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；
根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；
根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；
根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；
根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，在根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路的步骤之后，还包括步骤：
获取交流侧共模电感漏感值。
进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
建立交流侧差模干扰传导路径模型，并获取交流侧差模模型目标值；
根据上述传导路径、交流侧差模模型目标值和共模交流侧电感漏感值换算出交流差模等效目标值，并根据上述交流差模等效目标值得出交流差模等效电路；
根据上述交流差模等效电路得出交流侧差模干扰滤波器。
进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，在根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器的步骤之后，还包括步骤：
获取直流侧共模电感漏感值。
进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
建立直流侧差模干扰传导路径模型，并获取直流侧差模模型目标值；
根据上述传导路径、直流侧差模模型目标值和共模直流侧电感漏感值换算出直流差模等效目标值，并根据上述直流差模等效目标值得出直流差模等效电路；
根据上述直流差模等效电路得出直流侧差模干扰滤波器，并根据上述交流侧差模干扰滤波器和直流侧差模干扰滤波器得出差模电磁干扰滤波器。
进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
对上述差模电磁干扰滤波器进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
若是，则根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述ABC三相输出对负母线电压值包括：A相输出对负母线电压值、B相输出对负母线电压值和C相输出对负母线电压值，根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值的计算公式为：
Figure GDA0003452720030000031
式中，VAN为A相输出对负母线电压值；VBN为B相输出对负母线电压值；VCN为C相输出对负母线电压值；VN为直流母线中点对负母线电压；VCM为共模干扰源值。
为实现上述目的本发明提出一种电磁干扰滤波器的设计系统，包括：
获取模块，用于分别获取三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；
第一建模模块，用于根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；
第一换算模块，用于根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；
第一设计模块，用于根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；
第二换算模块，用于根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；
第二设计模块，用于根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
第一测算模块，用于对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
第三设计模块，用于若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；
第四设计模块，用于根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
为实现上述目的本发明提出一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述程序时实现如上述实施例中任意一项上述的方法。
为实现上述目的本发明提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例中任意一项上述的方法。
本发明的电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质的有益效果为：本发明针对交直流侧共模干扰耦合机理，提出共模干扰解耦抑制的方法，简化共模电磁干扰抑制过程，并能够同时对直流侧和交流侧的干扰抑制进行设计，更方便，节约时间成本及人工成本。
附图说明
图1为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计方法的流程示意图；
图4为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计方法的流程示意图；
图5为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计方法的流程示意图；
图6为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计方法的流程示意图；
图7为本发明一实施例的网逆变器交直流侧共模干扰等效电路的电路示意图；
图8为本发明一实施例的交流侧共模干扰解耦抑制电路的电路示意图；
图9为本发明一实施例的确定干扰三要素的数学模型等效电路的电路示意图；
图10为本发明一实施例的并网逆变器交流侧差模干扰等效电路的电路示意图；
图11为本发明一实施例的并网逆变器直流侧差模干扰等效电路的电路示意图；
图12为本发明一实施例的电磁干扰滤波器的设计系统的模块结构示意图；
图13为本发明一实施例的确定干扰三要素的数学模型等效电路的共模噪声传导回路示意图；
图14为本发明一实施例的确定干扰三要素的数学模型等效电路的共模噪声传导回路示意图；
图15为本发明一实施例的确定干扰三要素的数学模型等效电路的共模噪声传导回路示意图；
图16为本发明一实施例的一种计算机设备的结构示意图。
1、获取模块；2、第一建模模块；3、第一换算模块；4、第一设计模块；5、第二换算模块；6、第二设计模块；7、第一测算模块；8、第三设计模块；9、第四设计模块；12、计算机设备；14、外部设备；16、处理单元；18、总线；20、网络适配器；22、(I/O)接口；24、显示器；28、系统存储器；30、随机存取存储器(RAM)；32、高速缓存存储器；34、存储系统；40、程序/实用工具；42、程序模块。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1、7、8、13、14和15，在本发明实施例中，为实现上述目的，本发明提出一种电磁干扰滤波器的设计方法，包括步骤：
S10、分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；
S20、根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；
S30、根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；
S40、根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；
S50、根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；
S60、根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
S70、对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
S80、若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；
S90、根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
如上述步骤S10，分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值，其中，上述ABC三相输出对负母线电压值包括：A相输出对负母线电压值、B相输出对负母线电压值和C相输出对负母线电压值，在本实施例中，上述根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值的计算公式为：
Figure GDA0003452720030000071
式中，VAN为A相输出对负母线电压值；VBN为B相输出对负母线电压值；VCN为C相输出对负母线电压值；VN为直流母线中点对负母线电压；VCM为共模干扰源值。
如上述步骤S20，根据上述共模干扰源值建立如图13-15所示的共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；其中，上述共模模型目标值包括：共模电容值Ca、正母线对地寄生电容值CPG、负母线对地寄生电容值CNG、直流侧LISN阻值RLISN,DC，第一滤波电感值Li、第二滤波电感值Lg、输出电缆寄生电感值Lcable、寄生电阻值Rcable、交流侧LISN阻值RLISN,AC、输出电缆寄生电容值Ccable，其中，图13中虚线是共模噪声传导回路之一，共模电流经Ca流入参考地，再通过CPG、CNG流回正负母线，最后经过桥臂上下开关流回桥臂中点A；图14中虚线是共模噪声传导的其中一个回路，共模电流经Ca流入参考地，由参考地流入直流侧LISN再流回正负母线，最后通过桥臂流回中点A；图15中虚线是共模噪声传导的另一个回路，共模电流由Li和Lg流入Lcable、Rcable和交流侧LISN然后进入Ccable，最后流回中点A。
如上述步骤S30，根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路，其中，上述交直流共模等效目标值包括：共模等效电容值Ca1、正母线对地寄生等效电容值CPG1、负母线对地寄生等效电容值CNG1、直流侧LISN等效阻值RLISN,DC1、滤波等效电感值Lig1、输出电缆寄生等效电感Lcable1、寄生等效电阻值Rcable1、交流侧LISN等效阻值RLISN,AC1、输出电缆寄生等效电容值Ccable1，在共模传导路径中，正负母线流过的共模电流大小相等方向相同，ABC三相输出中共模电流亦如此，因此正负母线和ABC三相线在共模等效电路可以视作分别短路。通过上述步骤S10确定了共模干扰源值VCM后，再通过上述步骤S20传导路径以及LISN数学模型之后，最后获得如图7所示交直流侧交直流共模等效电路并进行干扰预测以获得该等效电路的上述交直流共模等效目标值，其中，在本发明实施例中，Ca1优选等于3*Ca、CPG1优选等于CPG、CNG1优选等于CNG、RLISN,DC1优选等于RLISN,DC、Lig1优选等于(Li+Lg)/3、Lcable1优选等于Lcable/3、Rcable1优选等于Rcable/3、RLISN,AC1优选等于RLISN,AC、Ccable1优选等于3*Ccable，根据以上电路参数设计出上述交直流共模等效电路。
如上述步骤S40，根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性，由于交直流侧共模干扰耦合特性，传统交流侧共模干扰滤波电容会增加直流侧共模干扰噪声造成误差，因此首先设计直流侧共模干扰滤波器；
如上述步骤S50，根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路，在直流侧阻抗特性确定的基础上进行交流侧干扰预测，并且采用如图8所示的电路进行交流侧干扰解耦抑制以获得交流侧共模干扰解耦抑制电路，图中，实线框内部分为并网逆变器主电路，虚线框内部分为交流侧共模干扰解耦抑制电路；
如上述步骤S60，根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
如上述步骤S70，对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准，根据图9所示的电路图构建数学测算模型并输入上述交直流侧共模干扰抑制电路中各电元件的参数进行不同干扰源的测试，并将测试结果与现有的抗干扰标准进行比较，判断是否达到标准，检测标准包活但不限于以下标准GB12325-90《电能质量供电电压允许偏差》、SD325《电力系统电压和无功技术导则》、GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》、GB/T 15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》、GB 12326－2000《电能质量电压允许波动和闪变》、GB11463-89《电子测量仪器可靠性试验》、GB4208-93《外壳防护等级的分类》，还可以包括国外或外来出现的用于评价滤波器功能的任何评价标准；
如上述步骤S80，若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；若否，则重新执行步骤S30，首先根据差模电磁干扰与干扰标准得到滤波器的抑制值Areq，然后再通过公式
Figure GDA0003452720030000091
计算得到差模滤波器的截止频率fcor，其中，fmax为最大干扰点的频率，最后根据
Figure GDA0003452720030000092
计算得出差模干扰滤波器的电感值LDM与电容值CDM。
如上述步骤S90，根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
参照图2，进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，在根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路的步骤之后，还包括步骤：
S100、获取交流侧共模电感漏感值。
如上述步骤S100，获取交流侧共模电感漏感值，通过LCR测试仪进行测量获得上述交流侧共模电感漏感值。
参照图3、9和10，进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
S81、建立交流侧差模干扰传导路径模型，并获取交流侧差模模型目标值；
如上述步骤S81，建立交流侧差模干扰传导路径模型，并获取交流侧差模模型目标值，确定如图9所示的差模干扰三要素的数学模型，其中，Vnoise_AC为交流侧差模干扰源，交流侧差模干扰源是各相输出间的电压差；图9中虚线所示为差模干扰传导路径；RLISN_AC是交流侧LISN在差模干扰模型中的等效电阻；
S82、根据上述传导路径、交流侧差模模型目标值和共模交流侧电感漏感值换算出交流差模等效目标值，并根据上述交流差模等效目标值得出交流差模等效电路；
如上述步骤S82，根据上述传导路径、交流侧差模模型目标值和共模交流侧电感漏感值换算出交流差模等效目标值，并根据上述交流差模等效目标值得出交流差模等效电路，构建如图10所示的交流侧差模干扰模型，由于共模干扰滤波电感漏感的影响，Lleakage_AC分别是共模电感在交流侧的漏磁电感，Cdc是连接正负母线的大电容，其容值远大于其他器件，在电磁干扰研究频率段，其阻抗相对其他器件十分小，因此交直流侧差模干扰模型则相对独立。
S83、根据上述交流差模等效电路得出交流侧差模干扰滤波器。
如上述步骤S83，根据上述交流差模等效电路得出交流侧差模干扰滤波器，根据交流侧差模干扰等效电路，通过差模干扰预测结果与电磁干扰标准进行比较，设计出合适的交流侧差模干扰滤波器。
参照图4，进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，在根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器的步骤之后，还包括步骤：
S110、获取直流侧共模电感漏感值。
如上述步骤S110，获取交流侧共模电感漏感值，通过LCR测试仪进行测量获得上述直流侧共模电感漏感值。
参照图5和9，进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
S84、建立直流侧差模干扰传导路径模型，并获取直流侧差模模型目标值；
如上述步骤S84，建立直流侧差模干扰传导路径模型，并获取直流侧差模模型目标值，确定如图9所示的干扰三要素的数学模型。Vnoise_DC是直流侧差模干扰源，直流侧差模干扰源是正负母线间的电压脉动；图9中虚线所示为差模干扰传导路径；RLISN_DC是直流侧LISN在差模干扰模型中的等效电阻。
S85、根据上述传导路径、直流侧差模模型目标值和共模直流侧电感漏感值换算出直流差模等效目标值，并根据上述直流差模等效目标值得出直流差模等效电路；
如上述步骤S85，根据上述传导路径、直流侧差模模型目标值和共模直流侧电感漏感值换算出直流差模等效目标值，并根据上述直流差模等效目标值得出直流差模等效电路，其次构建如9所示的交直流侧差模干扰模型，由于共模干扰滤波电感漏感的影响，Lleakage_DC是共模电感在直流侧的漏磁电感。Cdc是连接正负母线的大电容，其容值较其他器件大的多，在电磁干扰研究频率段，其阻抗必然相对而言很小，那么交直流侧差模干扰模型则相对独立。
S86、根据上述直流差模等效电路得出直流侧差模干扰滤波器，并根据上述交流侧差模干扰滤波器和直流侧差模干扰滤波器得出差模电磁干扰滤波器。
参照图6，进一步地，上述的电磁干扰滤波器的设计方法，上述根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
S101、对上述差模电磁干扰滤波器进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
S102、若是，则根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
如上述步骤S101，对上述差模电磁干扰滤波器进行建模测算并判断测算结果是否符合标准，根据图9所示的电路图构建数学测算模型并输入上述交直流侧差模干扰抑制电路中各电元件的参数进行不同干扰源的测试，并将测试结果与现有的抗干扰标准进行比较，判断是否达到标准；
如上述步骤S102，若是，则根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器；若否，则重新执行步骤S81。
参照图8、12、13、14和15，本发明还提供一种电磁干扰滤波器的设计系统，包括：
获取模块1，用于分别获取三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；
第一建模模块2，用于根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；
第一换算模块3，用于根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；
第一设计模块4，用于根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；
第二换算模块5，用于根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；
第二设计模块6，用于根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
第一测算模块7，用于对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
第三设计模块8，用于若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；
第四设计模块9，用于根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
上述获取模块1，一般用于分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值，其中，上述ABC三相输出对负母线电压值包括：A相输出对负母线电压值、B相输出对负母线电压值和C相输出对负母线电压值，在本实施例中，上述根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值的计算公式为：
Figure GDA0003452720030000121
式中，VAN为A相输出对负母线电压值；VBN为B相输出对负母线电压值；VCN为C相输出对负母线电压值；VN为直流母线中点对负母线电压；VCM为共模干扰源值；
上述第一建模模块2，一般用于根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；其中，上述共模模型目标值包括：共模电容值Ca、正母线对地寄生电容值CPG、负母线对地寄生电容值CNG、直流侧LISN阻值RLISN,DC，第一滤波电感值Li、第二滤波电感值Lg、输出电缆寄生电感值Lcable、寄生电阻值Rcable、交流侧LISN阻值RLISN,AC、输出电缆寄生电容值Ccable，其中，图13中虚线是共模噪声传导回路之一，共模电流经Ca流入参考地，再通过CPG、CNG流回正负母线，最后经过桥臂上下开关流回桥臂中点A；图14中虚线是共模噪声传导的其中一个回路，共模电流经Ca流入参考地，由参考地流入直流侧LISN再流回正负母线，最后通过桥臂流回中点A；图15中虚线是共模噪声传导的另一个回路，共模电流由Li和Lg流入Lcable、Rcable和交流侧LISN然后进入Ccable，最后流回中点A。
上述第一换算模块3，一般用于根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路，其中，上述交直流共模等效目标值包括：共模等效电容值Ca1、正母线对地寄生等效电容值CPG1、负母线对地寄生等效电容值CNG1、直流侧LISN等效阻值RLISN,DC1、滤波等效电感值Lig1、输出电缆寄生等效电感Lcable1、寄生等效电阻值Rcable1、交流侧LISN等效阻值RLISN,AC1、输出电缆寄生等效电容值Ccable1，在共模传导路径中，正负母线流过的共模电流大小相等方向相同，ABC三相输出中共模电流亦如此，因此正负母线和ABC三相线在共模等效电路可以视作分别短路。通过上述步骤S10确定了共模干扰源值VCM后，再通过上述步骤S20传导路径以及LISN数学模型之后，最后获得如图7所示交直流侧交直流共模等效电路并进行干扰预测以获得该等效电路的上述交直流共模等效目标值，其中，在本发明实施例中，Ca1优选等于3*Ca、CPG1优选等于CPG、CNG1优选等于CNG、RLISN,DC1优选等于RLISN,DC、Lig1优选等于(Li+Lg)/3、Lcable1优选等于Lcable/3、Rcable1优选等于Rcable/3、RLISN,AC1优选等于RLISN,AC、Ccable1优选等于3*Ccable，根据以上电路参数设计出上述交直流共模等效电路。
上述第一设计模块4，一般用于根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性，由于交直流侧共模干扰耦合特性，传统交流侧共模干扰滤波电容会增加直流侧共模干扰噪声造成误差，因此首先设计直流侧共模干扰滤波器；
上述第二换算模块5，一般用于根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路，在直流侧阻抗特性确定的基础上进行交流侧干扰预测，并且采用如图8所示的电路进行交流侧干扰解耦抑制以获得交流侧共模干扰解耦抑制电路，图中，实线框内部分为并网逆变器主电路，虚线框内部分为交流侧共模干扰解耦抑制电路；
上述第二设计模块6，一般用于根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
上述第一测算模块7，一般用于对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准，根据图9所示的电路图构建数学测算模型并输入上述交直流侧共模干扰抑制电路中各电元件的参数进行不同干扰源的测试，并将测试结果与现有的抗干扰标准进行比较，判断是否达到标准，检测标准包活但不限于以下标准GB12325-90《电能质量供电电压允许偏差》、SD325《电力系统电压和无功技术导则》、GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》、GB/T 15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》、GB 12326－2000《电能质量电压允许波动和闪变》、GB11463-89《电子测量仪器可靠性试验》、GB4208-93《外壳防护等级的分类》，还可以包括国外或外来出现的用于评价滤波器功能的任何评价标准；
上述第三设计模块8，一般用于若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；若否，则重新执行步骤S30，首先根据差模电磁干扰与干扰标准得到滤波器的抑制值Areq，然后再通过公式
Figure GDA0003452720030000141
计算得到差模滤波器的截止频率fcor，其中，fmax为最大干扰点的频率，最后根据
Figure GDA0003452720030000142
计算得出差模干扰滤波器的电感值LDM与电容值CDM。
上述第四设计模块9，一般用于根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
参照图13，在本发明实施例中，本发明还提供一种计算机设备，上述计算机设备12以通用计算设备的形式表现，计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线18结构中的一种或多种，包括存储器总线18或者存储器控制器，外围总线18，图形加速端口，处理器或者使用多种总线18结构中的任意总线18结构的局域总线18。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线18，微通道体系结构(MAC)总线18，增强型ISA总线18、音视频电子标准协会(VESA)局域总线18以及外围组件互连(PCI)总线18。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其他移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机体统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图13中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD～ROM，DVD～ROM或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块42，这些程序模块42被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块42以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24、摄像头等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN))，广域网(WAN)和/或公共网络(例如因特网)通信。如图13所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其他模块通信。应当明白，尽管图11中未示出，可以结合计算机设备12使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元16、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统34等。
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的电磁干扰滤波器的设计方法。
也即，上述处理单元16执行上述程序时实现：分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
在本发明实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有实施例提供的电磁干扰滤波器的设计方法：
也即，给程序被处理器执行时实现：分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据上述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；根据上述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；根据上述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据上述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；根据上述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；根据上述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；根据上述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；对上述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；若是，则根据上述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据上述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；根据上述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机克顿信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPOM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD～ROM)、光存储器件、磁存储器件或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，改计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言——诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言——诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行或者完全在远程计算机或者服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
从图可知，本发明的电磁干扰滤波器的设计方法、系统、设备及存储介质的有益效果为：本发明针对交直流侧共模干扰耦合机理，提出共模干扰解耦抑制的方法，简化共模电磁干扰抑制过程，并能够同时对直流侧和交流侧的干扰抑制进行设计，更方便，节约时间成本及人工成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，包括步骤：
分别获取ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据所述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；
根据所述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；其中，所述共模模型目标值包括：共模电容值Ca、正母线对地寄生电容值CPG、负母线对地寄生电容值CNG、直流侧LISN阻值RLISN,DC，第一滤波电感值Li、第二滤波电感值Lg、输出电缆寄生电感值Lcable、寄生电阻值Rcable、交流侧LISN阻值RLISN,AC和输出电缆寄生电容值Ccable；
根据所述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据所述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；其中，所述交直流共模等效目标值包括：共模等效电容值Ca1、正母线对地寄生等效电容值CPG1、负母线对地寄生等效电容值CNG1、直流侧LISN等效阻值RLISN,DC1、滤波等效电感值Lig1、输出电缆寄生等效电感Lcable1、寄生等效电阻值Rcable1、交流侧LISN等效阻值RLISN,AC1、输出电缆寄生等效电容值Ccable1；
根据所述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；
根据所述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；
根据所述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
对所述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
若是，则根据所述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据所述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；
根据所述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
2.根据权利要求1所述的电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，在根据所述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路的步骤之后，还包括步骤：
获取交流侧共模电感漏感值。
3.根据权利要求2所述的电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，所述根据所述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据所述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
建立交流侧差模干扰传导路径模型，并获取交流侧差模模型目标值；其中，所述交流侧差模模型目标值包括：交流侧差模干扰源Vnoise_AC，交流侧LISN在差模干扰模型中的等效电阻RLISN_AC；
根据所述传导路径、交流侧差模模型目标值和共模交流侧电感漏感值换算出交流差模等效目标值，并根据所述交流差模等效目标值得出交流差模等效电路；其中，所述交流差模等效目标值包括：共模电感在交流侧的漏磁电感Lleakage_AC，连接正负母线的电容Cdc；
根据所述交流差模等效电路得出交流侧差模干扰滤波器。
4.根据权利要求3所述的电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，在根据所述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器的步骤之后，还包括步骤：
获取直流侧共模电感漏感值。
5.根据权利要求4所述的电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，所述根据所述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据所述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
建立直流侧差模干扰传导路径模型，并获取直流侧差模模型目标值；其中，所述直流侧差模模型目标值包括：直流侧差模干扰源Vnoise_DC，直流侧LISN在差模干扰模型中的等效电阻RLISN_DC；
根据所述传导路径、直流侧差模模型目标值和共模直流侧电感漏感值换算出直流差模等效目标值，并根据所述直流差模等效目标值得出直流差模等效电路；其中，所述直流差模等效目标值包括：共模电感在直流侧的漏磁电感Lleakage_DC，连接正负母线的电容Cdc；
根据所述直流差模等效电路得出直流侧差模干扰滤波器，并根据所述交流侧差模干扰滤波器和直流侧差模干扰滤波器得出差模电磁干扰滤波器。
6.根据权利要求5所述的电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，所述根据所述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器的步骤包括步骤：
对所述差模电磁干扰滤波器进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
若是，则根据所述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
7.根据权利要求1所述的电磁干扰滤波器的设计方法，其特征在于，所述ABC三相输出对负母线电压值包括：A相输出对负母线电压值、B相输出对负母线电压值和C相输出对负母线电压值，根据所述ABC三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值的计算公式为：
Figure FDA0003452720020000031
式中，VAN为A相输出对负母线电压值；VBN为B相输出对负母线电压值；VCN为C相输出对负母线电压值；VN为直流母线中点对负母线电压；VCM为共模干扰源值。
8.一种电磁干扰滤波器的设计系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于分别获取三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值，并根据所述三相输出对负母线电压值和直流母线中点对负母线电压值换算出共模干扰源值；
第一建模模块，用于根据所述共模干扰源值建立共模干扰传导路径模型，并获取传导路径和共模模型目标值；其中，所述共模模型目标值包括：共模电容值Ca、正母线对地寄生电容值CPG、负母线对地寄生电容值CNG、直流侧LISN阻值RLISN,DC，第一滤波电感值Li、第二滤波电感值Lg、输出电缆寄生电感值Lcable、寄生电阻值Rcable、交流侧LISN阻值RLISN,AC和输出电缆寄生电容值Ccable；
第一换算模块，用于根据所述传导路径和共模模型目标值换算出交直流共模等效目标值，并根据所述交直流共模等效目标值得出交直流共模等效电路；其中，所述交直流共模等效目标值包括：共模等效电容值Ca1、正母线对地寄生等效电容值CPG1、负母线对地寄生等效电容值CNG1、直流侧LISN等效阻值RLISN,DC1、滤波等效电感值Lig1、输出电缆寄生等效电感Lcable1、寄生等效电阻值Rcable1、交流侧LISN等效阻值RLISN,AC1、输出电缆寄生等效电容值Ccable1；
第一设计模块，用于根据所述交直流共模等效电路得出交直流侧共模干扰滤波器并确定直流侧阻抗特性；
第二换算模块，用于根据所述直流侧阻抗特性得出交流侧共模干扰解耦抑制电路；
第二设计模块，用于根据所述直流侧共模干扰滤波器和交流侧共模干扰解耦抑制电路得出共模电磁干扰滤波器；
第一测算模块，用于对所述共模电磁干扰滤波器中的交直流侧共模干扰抑制电路进行建模测算并判断测算结果是否符合标准；
第三设计模块，用于若是，则根据所述共模干扰传导路径模型建立差模干扰传导路径模型，并根据所述差模干扰传导路径模型得出差模电磁干扰滤波器；
第四设计模块，用于根据所述共模电磁干扰滤波器和差模电磁干扰滤波器得出电磁干扰滤波器。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～7中任意一项所述的方法。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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