弧焊電源電磁兼容性測試及傳導騷擾研究碩士論文

1、摘 要摘 要隨 著數字化技術 和高 速開關器件在焊接電 源中的廣泛 應用， 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 備， 弧 焊電 源在工 作時 會產生很強的電磁騷擾，嚴重地影響電網質量。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，國際上已經出臺了相應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)格的國產和進口焊接電源進行

4、了對比試驗. 通過對國內外典型焊接電源的測試結果進行對比分析， 了解到國產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研工作和前期準備工作。在上一章抽樣試驗的基礎上，第四章對所獲得的數據進行統計、分析， 確定了逆變焊機對電

5、網和電磁環(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計提供理論指導和技術支持。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 學模型， 對S A B E R 中的 仿真結果 進行統計和運算，仿真結果與實測結果比較吻合， 可以為焊接電源的電磁兼容設計起到很好的指導作用，有助于降低弧焊電源的傳導騷擾發(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