弧焊電源電磁兼容性測試及傳導(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 題也越來越 嚴重. 作為 大功率電 源變換設(shè) 備， 弧 焊電 源在工 作時 會產(chǎn)生很強的電磁騷擾，嚴重地影響電網(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，國際上已經(jīng)出臺了相應(yīng)的電焊機電磁兼容標準I E C 6 0 9 7 4 - 1 0 : 2 0 0 4 并被許多發(fā)達國家采用，而我

2、國在這方面尚是一片空白。隨著我國進入WT O，國內(nèi)電焊機企業(yè)不僅面臨著國外電焊機的巨大沖擊， 而且在出口時也受到了國外技術(shù)壁壘的阻礙， 所以針對焊接電源進行電磁兼容性 研究并盡快出臺相應(yīng)的電焊機電 磁兼容國家標準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試平臺， 測試平臺可對焊接電源的電磁騷擾發(fā)射和電磁抗擾度進行試驗， 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 項試驗， 另有兩 項進行了部分樣品的委托測試。在第三章中， 對國內(nèi)市場上常見的各種電焊機進行了電磁兼容抽樣測試， 測試的電焊機在輸出電流容量上，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， 此外對相同規(guī)格的國產(chǎn)和進口焊接電源進行

4、了對比試驗. 通過對國內(nèi)外典型焊接電源的測試結(jié)果進行對比分析， 了解到國產(chǎn)焊接電源的電磁兼容水平，在某些方面仍與國外焊接電源有很大的差距，提 出了在國際標準I E C6 0 9 7 4 - 1 0 : 2 0 0 4 的 基礎(chǔ)上制訂適合我國國情的 焊接電 源電 磁兼容國家 標準， 為 我國焊接電源電磁兼容國家標準的制訂了作了大量的調(diào)研工作和前期準備工作。在上一章抽樣試驗的基礎(chǔ)上，第四章對所獲得的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析， 確定了逆變焊機對電

5、網(wǎng)和電磁環(huán)境的千擾等級， 并通過對逆變焊接電源電磁騷擾的產(chǎn)生機理和傳播途徑進行研究， 提出了實用有效的電磁干擾抑制措施并設(shè)計出一種適用于弧焊電源的電源E MI 濾波器， 為今后進行綠色焊接電源的設(shè)計提供理論指導(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 對某典型弧 焊逆變電 源進行了傳 導(dǎo)騷擾發(fā) 射的 仿真， 使 用了 元器件的高頻 模型對主電 路進行建模， 并通過M A T L A

6、B 建立了 頻譜 儀的數(shù) 學(xué)模型， 對S A B E R 中的 仿真結(jié)果 進行統(tǒng)計和運算，仿真結(jié)果與實測結(jié)果比較吻合， 可以為焊接電源的電磁兼容設(shè)計起到很好的指導(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