弧焊电源电磁兼容性测试及传导骚扰研究

摘要

随着数字化技术和高速开关器件在焊接电源中的广泛应用，弧焊电源的电磁兼容性问题也越来越严重。作为大功率电源变换设备，弧焊电源在工作时会产生很强的电磁骚扰，严重地影响电网质量。此外，弧焊电源多工作在电磁环境比较恶劣的工业环境下，需要承受各种电磁干扰。因此，国际上已经出台了相应的电焊机电磁兼容标准IEC 60974-10：2004并被许多发达国家采用，而我国在这方面尚是一片空白。随着我国进入WTO，国内电焊机企业不仅面临着国外电焊机的巨大冲击，而且在出口时也受到了国外技术壁垒的阻碍，所以针对焊接电源进行电磁兼容性研究并尽快出台相应的电焊机电磁兼容国家标准就显得尤为迫切需要了。 本文第二章建立了焊接电源电磁兼容测试平台，测试平台可对焊接电源的电磁骚扰发射和电磁抗扰度进行试验，包括谐波电流发射、传导骚扰发射、静电放电抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度和电压暂降抗扰度等五项试验，另有两项进行了部分样品的委托测试。 在第三章中，对国内市场上常见的各种电焊机进行了电磁兼容抽样测试，测试的电焊机在输出电流容量上，从160 A到1000 A；在焊接电源类型上，包括了手工电弧焊，钨极氩弧焊，熔化极气体保护焊和埋弧焊；在主要器件上，涵盖了小功率的MOSFET逆变电源，中大功率的IGBT逆变电源和中大功率的晶闸管移相整流电源，此外对相同规格的国产和进口焊接电源进行了对比试验。通过对国内外典型焊接电源的测试结果进行对比分析，了解到国产焊接电源的电磁兼容水平，在某些方面仍与国外焊接电源有很大的差距，提出了在国际标准IEC60974-10：2004的基础上制订适合我国国情的焊接电源电磁兼容国家标准，为我国焊接电源电磁兼容国家标准的制订了作了大量的调研工作和前期准备工作。 在上一章抽样试验的基础上，第四章对所获得的数据进行统计、分析，确定了逆变焊机对电网和电磁环境的干扰等级，并通过对逆变焊接电源电磁骚扰的产生机理和传播途径进行研究，提出了实用有效的电磁干扰抑制措施并设计出一种适用于弧焊电源的电源EMI滤波器，为今后进行绿色焊接电源的设计提供理论指导和技术支持。 在第五章，使用电力电子仿真软件SABER及Pspice对某典型弧焊逆变电源进行了传导骚扰发射的仿真，使用了元器件的高频模型对主电路进行建模，并通过MATLAB建立了频谱仪的数学模型，对SABER中的仿真结果进行统计和运算，仿真结果与实测结果比较吻合，可以为焊接电源的电磁兼容设计起到很好的指导作用，有助于降低弧焊电源的传导骚扰发射。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2电磁兼容研究内容

1.2.1电磁兼容标准体系

1.2.2电磁兼容测试与试验技术

1.2.3电磁兼容预测与模拟

1.2.4电磁兼容分析与控制技术

1.3弧焊电源电磁兼容性研究现状

1.3.1弧焊电源电磁兼容性要求

1.3.2弧焊电源传导骚扰发射特点

1.4本课题的主要研究内容

第2章弧焊电源电磁兼容测试系统

2.1弧焊电源电磁骚扰发射测试

2.1.1谐波电流发射测试

2.1.2电压波动及闪烁测试

2.1.3传导骚扰发射测试

2.1.4辐射骚扰发射测试

2.2弧焊电源电磁抗扰度试验

2.2.1静电放电抗扰度试验

2.2.2射频电磁场辐射抗扰度试验

2.2.3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

2.2.4电压暂降抗扰度试验

2.3本章小结

第3章弧焊电源电磁兼容性水平现状分析

3.1弧焊电源电磁骚扰发射水平

3.1.1谐波电流发射

3.1.2传导骚扰发射

3.1.3辐射骚扰发射

3.2弧焊电源电磁抗扰度水平

3.2.1静电放电抗扰度

3.2.2射频电磁场辐射抗扰度

3.2.3电快速瞬变脉冲群抗扰度

3.2.4电压暂降抗扰度

3.3弧焊电源电磁兼容标准适用性分析

3.4本章小结

第4章弧焊电源骚扰发射研究

4.1弧焊电源传导骚扰发射研究

4.1.1传导骚扰测试

4.1.2弧焊电源传导骚扰发射特点

4.1.3弧焊电源传导骚扰产生机理

4.1.4弧焊电源传导骚扰抑制

4.2弧焊电源辐射骚扰发射研究

4.2.1控制电路

4.2.2主电路

4.2.3屏蔽效应

4.2.4弧焊电源辐射骚扰抑制

4.3本章小结

第5章弧焊电源传导骚扰仿真

5.1仿真软件介绍

5.2供电系统

5.3线性阻抗稳定网络(LISN)

5.4频谱仪

5.5弧焊电源

5.5.1 EMI滤波器

5.5.2主电路

5.5.3控制电路

5.6仿真结果

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢