工业环境中电源电磁兼容设计研究

摘要

工业环境中的电磁干扰具有复杂性、多变性和不可抑制性等特点，一般通过电源耦合进入设备或系统而产生不良影响，因此电源干扰是工业设备或系统中最主要、危害最严重的干扰源之一。电子设备的电磁兼容性是现代的电子工程设计人员进行产品设计时必须考虑的关键性问题。在实际产品的电磁兼容设计中所使用的规则通常是经验法，其缺点是不能对各类电磁干扰和受扰现象进行系统分析与量化，对电磁兼容问题无法准确地进行预测和分析。 本文构想了一种通过基础预测模型将复杂系统逐级简化，自上而下的设计方案——要素分析法，利用基本预测模型建立了系统的电磁兼容性模型。在文中运用要素法来完成了工业设备或系统中两种常见类型的电源的电磁兼容设计。着重研究了此方法在电源电磁兼容设计中的应用，以及在电磁兼容缺陷问题分析和补偿设计中的优势。主要工作包括： 首先，对工业电磁兼容环境问题进行了分析。介绍了国内外工业环境中的电磁兼容标准，描述了各类电磁兼容试验的试验内容、试验设备和试验方法。 其次，介绍了几种常用的电磁兼容设计的计算方法。根据经验方法中常用设计规则所描述对象的特征建立了一系列预测模型，按要素分析法进行了对象模型化，针对不同模型分类进行干扰抑制技术的设计。运用电路理论对模型进行了“路”分析；使用电磁仿真软件（Ansoft公司的Pemag软件）进行了模型的“场”分析。提出了电磁兼容设计的基本流程与方法，并对现场环境中可能出现的电磁兼容缺陷问题提出了补偿设计构想。 第三，在两项产品研发设计中使用了要素法进行了电源部分的电磁兼容设计，并制作样机。针对样机所出现的电磁兼容缺陷问题以要素分析法进行研究，并通过补偿设计提高了产品的电磁兼容性能指标，论证了此分析法在实际设计中的易操作性。补偿设计后的样机通过了国家标准GB/T 17799.2-2003的电磁兼容抗扰度试验，结果表明了此方案在电磁兼容设计中的有效性。此两项研发产品已投入批量生产，产生经济效益。 最后，对整篇文章进行总结，概括主要研究成果。展望了要素分析法的进一步完善目标。