弧焊逆变机传导干扰的研究

摘要

电磁干扰(EMI)是电力电子学领域研究的热点问题之一.严重的电磁干扰不仅降低系统性能,还会对环境造成污染.世界各国对设备的电磁兼容性(EMC)十分重视,并制定了严格的标准,以减少电磁干扰对环境的影响.中国2003年8月1日开始实施的3C(China Compulsory Certification)认证对19大类,132种产品的电磁兼容性进行了严格的规定,电焊机位列其中.因此,对焊机EMC问题的研究迫在眉睫.弧焊逆变机是强烈的EMI发射源,它不仅对周边设备和电网产生不良影响,而且就其自身而言,也会降低性能.该文首次把信号分析领域中的有力工具-小波包分析引入高频干扰信号分析,揭示了焊机传导型干扰信号的频谱特征.同时,通过建立干扰源和焊机的相应模型,并利用Matlab仿真软件,揭示了ZX7-160弧焊逆变机传导型干扰的发生源及干扰的产生机理.仿真和实测数据表明,功率开关管和快速二极管是弧焊逆变机中的主要干扰源;寄生电容和寄生电感是产生高频振荡的主要原因,此高频振荡信号通过控制电路作用,导致开关管产生误动作.仿真结果与实验结果基本吻合,证明所建立的干扰源和系统模型能够反映焊机工作状态的真实情况.该文为进一步研究弧焊逆变机的电磁兼容性奠定了理论基础.

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第一章绪论

1.1电磁干扰的危害

1.2电磁兼容领域的主要研究内容

1.3干扰噪声分类

1.3.1元器件固有噪声

1.3.2物理或化学噪声

1.3.3放电噪声

1.3.4半导体器件开关过程和交流电路引起的噪声

1.4电磁干扰传播和耦合

1.4.1电磁干扰的传播途径

1.4.2传导型电磁干扰的耦合

1.5电磁兼容学科的发展状况

1.6选题意义和研究内容

1.6.1选题意义

1.6.2课题的研究内容

第二章ZX7-160弧焊逆变机传导干扰信号特点及产生机理

2.1小波包分析简介

2.1.1小波分析

2.1.2小波包分析

2.2 ZX7-160弧焊逆变机传导干扰信号的小波包分析

2.2.1 ZX7-160弧焊逆变机的技术性能

2.2.2 ZX7-160弧焊逆变机主要的传导干扰源

2.2.3 ZX7-160弧焊逆变机传导干扰信号的小波包分析

2.3开关管传导干扰信号的产生机理

2.3.1开关管关断时等效电路模型

2.3.2开关管传导干扰信号的产生机理

2.4快速二极管传导干扰信号产生机理

2.4.1快速二极管等效电路模型

2.4.2快速二极管传导干扰信号产生机理

第三章ZX7—160弧焊逆变机系统传导干扰信号仿真分析

3.1建模与仿真基础

3.1.1建模方法

3.1.2仿真工具

3.2焊机电路主要控制环节的仿真模型

3.2.1 PI环节的仿真模型

3.2.2 PWM调制器仿真模型

3.3 ZX7-160弧焊逆变机系统仿真模型

3.3.1 ZX7-160弧焊逆变机主回路数学模型

3.3.2 ZX7-160弧焊逆变机主回路仿真模型

3.4 ZX7-160弧焊逆变机系统传导干扰仿真分析

3.4.1焊机系统仿真模型

3.4.2系统传导干扰信号仿真分析

第四章 弧焊逆变机传导干扰滤波器设计探讨

4.1无源滤波器

4.2有源滤波器

第五章结论

参考文献

硕士期间发表论文

致 谢