功率变换器向高频大功率发展,它的电磁干扰(EMI)问题引起大家的关注。在国际电磁兼容(EMC)法规日益严格的背景下,对功率变换器的EMC性能进行深入研究,具有重要的理论意义和应用前景。 改善功率变换器EMC的方法有很多种,其中扩频技术是目前发展较快的一个研究方向。调制技术是扩频技术中的一个研究热点,因为不论是从扩频的效果还是电性能、及电路实现的难易等方面来看,调制技术都明显优于其它几种扩频技术。 不同的调制信号有不同的扩频效果。混沌信号具有连续频谱,且混沌信号产生器的成本比随机信号产生器的成本低。因此相对而言,混沌信号是一种比较理想的调制信号源。 本学位论文致力于研究混沌功率变换器的实现方案,着重于研究如何把混沌信号运用于调制功率变换器中功率管的开关控制信号以及开关控制信号各参数的优化,以达到更好的扩频效果,降低功率变换器的EMI,改善其EMC特性。 本学位论文的第一章,首先综述了改善功率变换器EMC的的各种基本技术。然后,综述了功率变换器的扩频技术,最后简单介绍了功率管开关控制信号的调制技术。 在第二章中,首先对现有的功率管开关控制信号的单调制技术进行总结。然后介绍了功率管的开关控制信号的功率谱密度函数与功率变换器输入电流的功率谱密度函数的关系。最后介绍不同的调制模式不同的调制信号下功率管的开关控制信号的功率谱密度函数。知道功率管的开关控制信号的功率谱密度函数,就可以计算功率变换器输入电流的功率谱密度函数,从而可以对功率变换器的EMC性能进行分析。本章简述了后续章节所需的基本理论。 在第三章中,首先结合本论文数值分析的需要,对混沌信号的统计特性做简单的介绍；然后对功率变换器中出现的混沌现象及其描述分析方法做简单的陈述；最后简单总结了混沌理论在功率变换器中的应用。本章为后续章节提供理论基础。 在第四章中,在原有的单调制模式的基础上,提出了双混沌调制模式与三混沌调制模式。从输入电流的功率谱密度函数出发,在数值上对双混沌调制模式与三混沌调制模式抑制功率变换器EMI的有效性做理论上的探讨。数值分析表明双混沌调制模式与三混沌调制模式对功率变换器的EMI抑制效果更明显,而且容易实现,并没增加更多的器件,因此是更好的新的调制技术。同时混沌调制技术有可能对功率变换器输出电压的纹波造成影响,这个问题在下一章解决。 在第五章中,首先在一个闭环半桥AC/DC功率变换器的基础上,研究功率变换器输出电压纹波随混沌调制系数变化的计算方法。从数值上证明输出电压的纹波会随混沌调制系数的增大而有所增加。然后,根据实际电路的需要,设计了一个简单有效的有源滤波器,它把混沌调制技术引致的输出电压低频纹波过滤掉,使功率变换器输出电压的纹波回到标准PWM模式的水准。这个有源滤波器电路简单、体积小、成本低且几乎不影响功率变换器的动态特性。 在第六章中,对第四章和第五章的数值分析与结论进行硬件上的实验验证,同时在硬件上证明第五章设计的有源滤波器的有效性。硬件实验的结果与第四章的数值分析结果是一致的,相比单混沌调制模式,多混沌调制模式的扩频效果更好；硬件实验的结果也与第五章的数值分析结果一致,随着混沌调制系数的增加,输出电压的纹波会有所增加；硬件实验的结果也证明了第五章所设计的有源滤波器在滤除混沌调制技术所导致的输出电压低频纹波方面非常有效,而且对功率变换器输出电压的动态特性影响不大。 在第七章中,以一个闭环半桥AC/DC功率变换器为基础,在同一个调制模式下,分别对周期信号、混沌信号及随机信号对功率变换器输入电流的功率谱密度函数的扩频作用做数值分析,同时对其进行硬件上的实验验证。相比周期信号与随机信号,综合考虑扩频效果及电路实现的难易程度,混沌信号被认为是一种相对优越的调制信号源。 最后,对全文进行总结,并对论文涉及的研究领域的未来发展进行展望。