弧焊電源電磁兼容性測(cè)試及傳導(dǎo)騷擾研究碩士論文

1、摘 要摘 要隨 著數(shù)字化技術(shù) 和高 速開關(guān)器件在焊接電 源中的廣泛 應(yīng)用， 弧焊電 源的電 磁兼容性問(wèn) 題也越來(lái)越 嚴(yán)重. 作為 大功率電 源變換設(shè) 備， 弧 焊電 源在工 作時(shí) 會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁騷擾，嚴(yán)重地影響電網(wǎng)質(zhì)量。此外， 弧焊電源多工作在電磁環(huán)境比較惡劣的工業(yè)環(huán)境下， 需要承受各種電磁干擾。因此，國(guó)際上已經(jīng)出臺(tái)了相應(yīng)的電焊機(jī)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)I E C 6 0 9 7 4 - 1 0 : 2 0 0 4 并被許多發(fā)達(dá)國(guó)家采用，而我

2、國(guó)在這方面尚是一片空白。隨著我國(guó)進(jìn)入WT O，國(guó)內(nèi)電焊機(jī)企業(yè)不僅面臨著國(guó)外電焊機(jī)的巨大沖擊， 而且在出口時(shí)也受到了國(guó)外技術(shù)壁壘的阻礙， 所以針對(duì)焊接電源進(jìn)行電磁兼容性 研究并盡快出臺(tái)相應(yīng)的電焊機(jī)電 磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)就顯得尤為迫切需要了。本文第二章建立了焊接電源電磁兼容測(cè)試平臺(tái)， 測(cè)試平臺(tái)可對(duì)焊接電源的電磁騷擾發(fā)射和電磁抗擾度進(jìn)行試驗(yàn)， 包括諧波電流發(fā)射、 傳導(dǎo)騷擾發(fā)射、靜電放電 抗擾度、 電 快速瞬 變脈沖群抗擾度和電壓 暫降 抗擾 度等

3、五 項(xiàng)試驗(yàn)， 另有兩 項(xiàng)進(jìn)行了部分樣品的委托測(cè)試。在第三章中， 對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見的各種電焊機(jī)進(jìn)行了電磁兼容抽樣測(cè)試， 測(cè)試的電焊機(jī)在輸出電流容量上，從1 6 0 A 到1 0 0 0 A;在焊接電源類型上，包括了手工電弧焊，鎢極氫弧焊，熔化極氣體保護(hù)焊和埋弧焊;在主要器件上，涵蓋了小功 率的 MO S F E T 逆變電源，中大功率的I G B T 逆變電 源和中大功率的晶閘 管移相整流電源， 此外對(duì)相同規(guī)格的國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口焊接電源進(jìn)行

4、了對(duì)比試驗(yàn). 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外典型焊接電源的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析， 了解到國(guó)產(chǎn)焊接電源的電磁兼容水平，在某些方面仍與國(guó)外焊接電源有很大的差距，提 出了在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)I E C6 0 9 7 4 - 1 0 : 2 0 0 4 的 基礎(chǔ)上制訂適合我國(guó)國(guó)情的 焊接電 源電 磁兼容國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)， 為 我國(guó)焊接電源電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制訂了作了大量的調(diào)研工作和前期準(zhǔn)備工作。在上一章抽樣試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，第四章對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析， 確定了逆變焊機(jī)對(duì)電

5、網(wǎng)和電磁環(huán)境的千擾等級(jí)， 并通過(guò)對(duì)逆變焊接電源電磁騷擾的產(chǎn)生機(jī)理和傳播途徑進(jìn)行研究， 提出了實(shí)用有效的電磁干擾抑制措施并設(shè)計(jì)出一種適用于弧焊電源的電源E MI 濾波器， 為今后進(jìn)行綠色焊接電源的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。在 第五章， 使用電 力電 子仿真軟件S A B E R 及P s p i c e 對(duì)某典型弧 焊逆變電 源進(jìn)行了傳 導(dǎo)騷擾發(fā) 射的 仿真， 使 用了 元器件的高頻 模型對(duì)主電 路進(jìn)行建模， 并通過(guò)M A T L A

6、B 建立了 頻譜 儀的數(shù) 學(xué)模型， 對(duì)S A B E R 中的 仿真結(jié)果 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和運(yùn)算，仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果比較吻合， 可以為焊接電源的電磁兼容設(shè)計(jì)起到很好的指導(dǎo)作用，有助于降低弧焊電源的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射。Ab s t r a c tA b s t r a c tWi t h t h e w i d e l y u s i n g o f d i g i t a l c o m p o n e n t s a n d h i

7、g h s p e e d p o w e rs e m i c o n d u c t o r d e v i c e s , t h e e l e c t r o - m a g n e t i c c o m p a t i b i l i t y ( E M C ) o f w e l d i n gm a c h i n e i s m o r e a n d m o r e s e v e r

8、i t y. A s a h i g h p o w e r p o w e r s o u r c e , e l e c t r o - m a g n e t i cI n t e r f e r e n c e s ( E MI ) g e n e r a t e b y w e l d i n g ma c h i n e s c a n d e g ra d e t h e g r i d

9、q u a l i t y .F u r t h e r m o r e , w e l d i n g m a c h i n e s a l w a y s w o r k i n t y p i c a l i n d u s t r i a l c i r c u m s t a n c e a n di m mu n e t o m a n y t y p e s o f i n t e r f e

10、 r e n c e s . T h e r e f o r e , t h e i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d s o f E MCr e q u i r e m e n t o f w e l d i n g m a c h i n e I E C 6 0 9 7 4 - 1 0 : 2 0 0 4 h a s b e e n p u b l i s h

11、 e d b yI n t e r na t i o n a l E l e c t r i c a l C o mm i t t e e ( I E C ) a n d u s i n g b y m o s t o f c o u n t r i e s e s p e c i a l l yd e v e l o p e d c o u n t r i e s s u c h U S A a n d

12、 E C b u t e x c e p t C h i n a . N o w o u r c o u n t r y h a s e n t r i e dWo r l d T r a d e O r g a n i z a t i o n ( WT O ) , t h e n a t i v e w e l d i n g m a c h i n e m a n u f a c t u r e r

13、s h a s t of a c e c h a l l e n g e s o f f o r e i g n c o m p a n i e s a n d t e c h n i c a l b a r r i e r s w h e n e x p o r t , s o i t i si n s t a n c e a n d n e c e s s a r y t o r e s e a

14、r c h E MC p e r f o r m a n c e o f w e l d i n g ma c h i n e a n dd e v e l o p t h e n a t i o n a l E MC s t a n d a r d f o r w e l d i n g ma c h i n e .A E M C p e r f o r m a n c e t e s t i n g

15、 s y s t e m o f w e l d i n g m a c h i n e i s e s t a b l i s h e d i n c h a p t e r2 , t h i s s y s t e m c a n u s i n g t o m e a s u r e t h e E M I g e n e r a t e f r o m w e l d i n g m a c

16、 h i n e a n d t e s tt h e s u s c e p t i b i l i t y o f w e l d i n g m a c h i n e w h i c h r e q u i r e d i n I E C 6 0 9 7 4 - 1 0 . 2 0 0 4 e c e p tr a d i a t e d e m i s s i o n a n d s u s c

17、 e p t i b i l i t y .I n c h a p t e r 3 , s o m e t y p i c a l w e l d i n g m a c h i n e s i n n a t i v e m a r k e t h a s b e e n t e s t e d a n da n a l y z 喊 w h i c h i n c l u d i n g d i f e

18、r e n t c u r r e n t r a t i n g s ( 1 6 0 A t o 1 0 0 0 A ) , d i f e r e n tf u n c t i o n s ( M a n u a l M e t a l A r c w e l d i n g , G a s T u n g s t e n A r c w e l d i n g , G a s M e t a l

19、 A r cw e l d i n g , S u b m e r g e d A r c w e l d i n g ) , d i f e r e n t s w i t c h c o m p o n e n t s ( M O S F E T , I G B T ,T h y r i s t o r ) . T h e t e s t r e s u l t s s h o w e d t h a t

20、 t h e r e a r e d i s p a r i t i e s a m o n g n a t i v e a n d i m p o r tw e l d i n g m a c h i n e s . A n d a d r a f t o f n a t i o n a l s t a n d a r d s o f E M C r e q u i r e m e n t s o

21、f w e l d i n gm a c h i n e h a s b e e n d e v e l o p e d a c c o r d i n g t o t h e t e s t r e s u l t s .T h e t e s t r e s u l t s w e r e a n a l y z e d i n c h a p t e r 4 a n d t h e g e n

22、 e r a t e m e c h a n i s m a n dt r a n s m i t p a t h h a s b e e n r e s e a r c h e d . T h e i n f l u e n c e o f E MI g e n e r a t e b y i n v e r t e r w e l d i n gm a c h i n e t o t h e g r

23、 i d a n d e l e c t r o - m a g n e t i c c i r c u ms t a n c e w e r e e v a l u a t e d a n d t h es u p p r e s s i o n m e a s u r e s w e r e d e v e l o p e d .I n c h a p t e r 5 , t h e c o n d u

24、c t e d e m i s s i o n o f a t y p i c a l i n v e r t e r w e l d i n g m a c h i n e h a sb e e n s i m u l a t e d i n S A B E R a n d P s p i c e , b y u s i n g t h e h i g h f r e q u e n c y m

25、o d e l s o f m a i nc i r c u i t t h e n u me r i c a l m o d e l o f s p e c t r u m A n a l y z e r i n MA T L A B , t h e s i m u l a t i o n r e s u l t sw e r e c o n i n s i s t a n c e w i t h t