考虑随机电能变化的光伏电源电磁干扰混沌PWM抑制方法研究

光伏电源的电磁干扰具有电能随机变化的特殊性，常规方法难以有效降低其电磁干扰。本项目中探讨性提出一种能随机跟踪系统变化的混沌PWM控制方法，实现对光伏电源电磁干扰的抑制。研究内容主要包括：1）针对光伏电源的结构及电能随机变化的特点,探讨其混沌抑制电磁干扰的机理；2) 通过频谱分析方法,量化研究混沌PWM抑制光伏电源电磁干扰的效果,由此提出最适合的混沌PWM策略；3)在现有PWM控制芯片基础上,提出嵌入混沌控制算法的方法,为未来应用奠定基础。. 本项目的创新之处在于: 1)提出利用非线性方法控制随机系统电磁干扰的思想,从而有别于现有采用附加无源滤波器抑制电磁干扰的方法；2)将现有电力电子变换器混沌抑制电磁干扰的研究,从简单DC-DC变换器,发展到光伏电源中具有多开关的DC-AC变换器中。

本项目针对光伏电源的电磁干扰具有电能随机变化的特殊性，为克服常规方法在实际中难以有效降低其电磁干扰，造成成本过高等问题，在本项目中提出一种能随机跟踪系统变化的的混沌PWM 控制方法，实现了对光伏电源电磁干扰的有效抑制；并对采用了混沌PWM控制的光伏逆变器进行了全面的分析和测试。主要完成的主要工作如下：.1）针对光伏电源的结构及电能随机变化的特点，基于不同类型的混沌映射提出了一系列混沌PWM控制方法，研究和分析了不同混沌映射以及不同混沌频率调整范围下，混沌PWM控制方法对光伏电源电磁干扰的抑制效果。.2）针对目前对于电磁干扰效果的分析主要以仿真和实验为主, 缺乏一种切实可行的量化分析方法。本项目基于双重傅里叶级数, 首先给出了多周期及准随机PWM控制下输出波形的频谱量化表达式, 并对多周期PWM进行了频谱计算与仿真的对比验证, 然后将提出的频谱计算方法拓展应用到混沌PWM中, 并分析和验证了提出的混沌频谱计算方法的有效性和精确性。.3）将提出的混沌SPWM控制方法进一步应用于降低光伏逆变器共模电磁干扰，对光伏逆变器的共模干扰通路进行了建模，量化分析了混沌SPWM对光伏逆变器共模电磁干扰的抑制效果，并完成了实验验证。.4）针对采用了混沌PWM控制的功率变换器，基于传统的状态空间平均法以及混沌的不变分布密度对其进行了稳定性分析，分析结果表明混沌PWM控制不会影响功率变换器的稳定性，可以可靠运行。同时，还对应用了混沌PWM控制的功率变换器的输出特性，谐波畸变率，效率等进行了分析和展示。.5）最后，对采用了混沌PWM控制的变流器功率开关模块进行了热分析，对功率模块在传统PWM控制下和混沌PWM控制下的功率损耗进行了详细计算，通过理论分析和仿真及实验表明，在开关频率较低的场合，混沌PWM和传统PWM下，功率器件的发热有较大差别，随着开关频率的上升，两种控制下的器件损耗趋于一致，但混沌PWM控制下的温升略低，这一研究结果有助于混沌PWM控制在实际中的推广和应用。