CN110763914A - 一种pwm谐波有效值计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电磁干扰领域，涉及一种PWM谐波有效值计算方法。本发明通过将PWM波构造成一种锯齿波，该锯齿波的频率与PWM波的载波频率相同，幅度是PWM波的幅度的2倍，利用发明方法，可以有效解决不能直接计算PWM波有效值的问题，使用本发明的PWM谐波有效值计算方法后，可以在后续仿真结果中直接得到各次谐波有效值，并且在电磁兼容仿真领域，利用锯齿波各次谐波独立性，直观的得到各个频点的有效值结果。

Description

一种PWM谐波有效值计算方法
技术领域
本发明属于电磁干扰领域，具体涉及一种PWM谐波有效值计算方法。
背景技术
在电力电子领域，PWM是一种常见的控制方式，其波形在宏观上具有周期性，在微观上占空比周期渐变。这种波形的频谱往往有主谐波和较多的谐间波，能量分布在各次谐波周围，难以计算各次谐波的有效值。
在电磁干扰范畴内，接收机的检波器是有一定带宽的，在带宽内的能量都被接收到并检测出总的有效值，所以各次谐波的有效值是干扰计算中的重要内容，简单的FFT变换并不能直接得到谐波有效值。
目前，关于PWM各次谐波有效值的计算步骤为：将PWM波经过FFT变换后，由于其中各次谐波的主峰附近还有一些谐间波，这使得各次谐波能量比较分散，不便于直接计算各次谐波的有效值。为了计算各次谐波附近的总有效值，先利用带通滤波器提取各次谐波附近的频谱能量，再进行总的有效值RMS计算，此过程复杂。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明给出一种PWM各次谐波有效值的等效计算方法，即构造一种锯齿波，使该锯齿波的各次频谱有效值与PWM一致。
一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，根据PWM波构造一种锯齿波。
所述PWM波是锯齿波载波与正弦波调制的结果。
所述PWM波包括单极性PWM波或双极性PWM波。
所述单极性PWM波造成锯齿波的步骤如下：
A、计算单极性PWM波的幅度及频率；
B、构造锯齿波，使其频率与A中单极性PWM波的载波频率相同，幅度是A 中单极性PWM波的幅度的2倍。
C、将该锯齿波经过FFT运算后得到各次谐波峰值；
D、用各次谐波峰值除以
Figure BDA0002241438180000021
即得到该单极性PWM波的各次谐波有效值。
所述双极性PWM波造成锯齿波的步骤如下：
A、计算双极性PWM波的幅度及频率；
B、构造锯齿波，使其频率与A中双极性PWM波的载波频率相同，幅度是A 中双极性PWM波的幅度的2倍。
C、将该锯齿波经过FFT运算后得到各次谐波峰值；
D、用各次谐波峰值除以
Figure BDA0002241438180000022
即得到该双极性PWM波的各次谐波有效值。
所述锯齿波的斜率可正可负。
有益效果：本发明给出一种PWM各次谐波有效值的等效计算方法，在电磁兼容仿真领域，可以抛开复杂的PWM发生器编辑和有效值计算过程，利用锯齿波各次谐波独立性，直观的得到各个频点的有效值结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明单极性PWM产生示意图；
图2为本发明单极性PWM频谱与各次谐波有效值示意图；
图3为本发明单极性PWM与等效的正斜率锯齿波示意图；
图4为本发明单极性PWM与等效的负斜率锯齿波示意图；
图5为本发明单极性PWM转换为锯齿波的频谱示意图；
图6为本发明双极性PWM产生示意图；
图7为本发明双极性PWM频谱与各次谐波有效值示意图；
图8为本发明双极性PWM与等效的正斜率锯齿波示意图；
图9为本发明双极性PWM与等效的负斜率锯齿波示意图；
图10为本发明双极性PWM转换为锯齿波的频谱示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳的实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
实施例一
一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，根据PWM波构造一种锯齿波。
所述PWM波是锯齿波载波与正弦波调制的结果。
所述PWM波包括单极性PWM波和双极性PWM波。
所述单极性PWM波造成锯齿波的步骤如下：
A、计算单极性PWM波的幅度及频率；
B、构造锯齿波，使其频率与A中单极性PWM波的载波频率相同，幅度是A 中单极性PWM波的幅度的2倍。
C、将该锯齿波经过FFT运算后得到各次谐波峰值；
D、用各次谐波峰值除以
Figure BDA0002241438180000031
即得到该单极性PWM波的各次谐波有效值。
所述锯齿波的斜率可正可负，如图3和图4所示。
如图1所示，该单极性PWM波是锯齿波载波与正弦波调制而成，该单极性PWM波经过FFT变换后，得到各次谐波频谱如图2，由于其中各次谐波的主峰附近还有一些谐间波，这使得各次谐波能量比较分散，不便于直接计算各次谐波的有效值。为了计算各次谐波附近的总有效值，需要先利用带通滤波器提取各次谐波附近的频谱能量，再进行总的有效值RMS计算，计算过程相当复杂，图2中的黑点就是各次谐波的有效值。
如图3所示为本发明的根据单极性PWM波构造的一种锯齿波示意图，其频率与单极性PWM波的载波频率相同，幅度是单极性PWM波的幅度的2倍，经过FFT变换后，得到该构造的锯齿波的频谱为一条-20dB/decade斜线如图5，与上述图2中的黑点表示的各次谐波有效值一致。由图5可以看出，锯齿波经过FFT 变换后，其各次谐波的主峰仅有一个，计算时，仅需用各次谐波峰值除以
Figure BDA0002241438180000041
即得到该单极性PWM波的各次谐波有效值，极大的简化了该有效值的计算过程。
实施例二
所述双极性PWM波造成锯齿波的步骤如下：
A、计算双极性PWM波的幅度及频率；
B、构造锯齿波，使其频率与A中双极性PWM波的载波频率相同，幅度是A 中双极性PWM波的幅度的2倍。
C、将该锯齿波经过FFT运算后得到各次谐波峰值；
D、用各次谐波峰值除以即得到该双极性PWM波的各次谐波有效值。
所述锯齿波的斜率可正可负，如图8和图9所示。
如图6所示，该双极性PWM波是锯齿波载波与正弦波调制而成，该双极性 PWM波经过FFT变换后，得到各次谐波频谱如图7，各次谐波的主峰附近的谐间波较单极波更为复杂，各次谐波能量更为分散，计算各次谐波的有效值更为复杂。
如图8所示为本发明的根据双极性PWM波构造的一种锯齿波，其频率与双极性PWM波的载波频率相同，幅度是双极性PWM波的幅度的2倍，计算得到该构造的锯齿波的频谱为一条-20dB/decade斜线如图10所示，其与上述图7中的黑点表示的各次谐波有效值一致。
因PWM波不能直接得到有效值，其PWM波经过FFT变换后，还需要带通滤波器及有效值计算才能够实现，计算过程复杂，使用本发明的PWM谐波有效值计算方法后，其PWM波经过FFT变换后，可以在后续仿真结果中直接得到各次谐波有效值，并且在电磁兼容仿真领域，利用锯齿波各次谐波独立性，可直观的得到各个频点的有效值结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，根据PWM波构造一种锯齿波。
2.如权利要求1所述的一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，所述PWM波是锯齿波载波与正弦波调制的结果。
3.如权利要求1所述的一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，所述PWM波包括单极性PWM波和双极性PWM波。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，所述单极性PWM波造成锯齿波的步骤如下：
A、计算单极性PWM波的幅度及频率；
B、构造锯齿波，使其频率与A中单极性PWM波的载波频率相同，幅度是A中单极性PWM波的幅度的2倍；
C、将该锯齿波经过FFT运算后得到各次谐波峰值；
D、用各次谐波峰值除以
Figure FDA0002241438170000011
即得到该单极性PWM波的各次谐波有效值。
5.如权利要求1-3任意一项所述的一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，所述双极性PWM波造成锯齿波的步骤如下：
A、计算双极性PWM波的幅度及频率；
B、构造锯齿波，使其频率与A中双极性PWM波的载波频率相同，幅度是A中双极性PWM波的幅度的2倍。
C、将该锯齿波经过FFT运算后得到各次谐波峰值；
D、用各次谐波峰值除以
Figure FDA0002241438170000012
即得到该双极性PWM波的各次谐波有效值。
6.如权利要求1所述的一种PWM谐波有效值计算方法，其特征在于，所述锯齿波的斜率可正可负。
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