弧焊逆变机传导干扰的研究
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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。我国 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。本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。
本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。
The Electromagnetic Interference (EMI) is one of the serious problems in the
field of power electronics. Heavy EMI does not only reduce the performance of the
system itself, but also pollute the environment. Many countries of the world have paid
great attention to the Electromagnetic Compatibility (EMC) of equipments, and have
built some strict criteria in order to reduce the influence on the environment. The
electrical welding machine, as one of 132 products in 19 groups, has been rigidly
restricted on EMC by 3C(China Compulsory Certification), which was published on
August 1, 2003. As a result, the problem of the research on EMC of electrical welding
machine must be faced up at present.
The arc welding converter is the source of serious EMI. It does not only have a
bad effect on equipments around it and the power line, but also downgrade itself. This
paper introduces the powerful tool in signal process—wavelet package into high
frequency interference signal analysis for the first time and discloses the spectrum
character of the conducted interference signals in electrical welding machine. As the
same time, by building interference source module and electrical welding machine
module as well as making use of Matlab simulation software, this paper finds out the
principles of conducted interference in ZX7—160 arc welding converter.
Simulation and measurement data shows that the power switching tubes and fast
diodes are the dominating interference sources in the arc welding converter. Parasitic
capacitance and parasitic inductance are the main high frequency interference sources
which lead to the misactions of the switching tubes by control circuit.
Simulation results agree well with the measurement data. This approves that the
modules of interference sources and system can reappear the true state of arc welding
converter.
This paper establishes the theoretical base of other kinds of arc welding
converters for further researching on the EMC .
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。我国 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。本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。
本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。
The Electromagnetic Interference (EMI) is one of the serious problems in the
field of power electronics. Heavy EMI does not only reduce the performance of the
system itself, but also pollute the environment. Many countries of the world have paid
great attention to the Electromagnetic Compatibility (EMC) of equipments, and have
built some strict criteria in order to reduce the influence on the environment. The
electrical welding machine, as one of 132 products in 19 groups, has been rigidly
restricted on EMC by 3C(China Compulsory Certification), which was published on
August 1, 2003. As a result, the problem of the research on EMC of electrical welding
machine must be faced up at present.
The arc welding converter is the source of serious EMI. It does not only have a
bad effect on equipments around it and the power line, but also downgrade itself. This
paper introduces the powerful tool in signal process—wavelet package into high
frequency interference signal analysis for the first time and discloses the spectrum
character of the conducted interference signals in electrical welding machine. As the
same time, by building interference source module and electrical welding machine
module as well as making use of Matlab simulation software, this paper finds out the
principles of conducted interference in ZX7—160 arc welding converter.
Simulation and measurement data shows that the power switching tubes and fast
diodes are the dominating interference sources in the arc welding converter. Parasitic
capacitance and parasitic inductance are the main high frequency interference sources
which lead to the misactions of the switching tubes by control circuit.
Simulation results agree well with the measurement data. This approves that the
modules of interference sources and system can reappear the true state of arc welding
converter.
This paper establishes the theoretical base of other kinds of arc welding
converters for further researching on the EMC .
引文
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