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工业环境中电源电磁兼容设计研究

作　者: 梁玉杰
导　师: 尹文言；林万强
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 电源电磁兼容(EMC)设计要素分析法抗扰度试验预测模型缺陷
分类号: TN03
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 475次
引　用: 3次
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内容摘要

工业环境中的电磁干扰具有复杂性、多变性和不可抑制性等特点,一般通过电源耦合进入设备或系统而产生不良影响,因此电源干扰是工业设备或系统中最主要、危害最严重的干扰源之一。电子设备的电磁兼容性是现代的电子工程设计人员进行产品设计时必须考虑的关键性问题。在实际产品的电磁兼容设计中所使用的规则通常是经验法,其缺点是不能对各类电磁干扰和受扰现象进行系统分析与量化,对电磁兼容问题无法准确地进行预测和分析。本文构想了一种通过基础预测模型将复杂系统逐级简化,自上而下的设计方案——要素分析法,利用基本预测模型建立了系统的电磁兼容性模型。在文中运用要素法来完成了工业设备或系统中两种常见类型的电源的电磁兼容设计。着重研究了此方法在电源电磁兼容设计中的应用,以及在电磁兼容缺陷问题分析和补偿设计中的优势。主要工作包括:首先,对工业电磁兼容环境问题进行了分析。介绍了国内外工业环境中的电磁兼容标准,描述了各类电磁兼容试验的试验内容、试验设备和试验方法。其次,介绍了几种常用的电磁兼容设计的计算方法。根据经验方法中常用设计规则所描述对象的特征建立了一系列预测模型,按要素分析法进行了对象模型化,针对不同模型分类进行干扰抑制技术的设计。运用电路理论对模型进行了“路”分析;使用电磁仿真软件(Ansoft公司的PEmag软件)进行了模型的“场”分析。提出了电磁兼容设计的基本流程与方法,并对现场环境中可能出现的电磁兼容缺陷问题提出了补偿设计构想。第三,在两项产品研发设计中使用了要素法进行了电源部分的电磁兼容设计,并制作样机。针对样机所出现的电磁兼容缺陷问题以要素分析法进行研究,并通过补偿设计提高了产品的电磁兼容性能指标,论证了此分析法在实际设计中的易操作性。补偿设计后的样机通过了国家标准GB/T 17799.2-2003的电磁兼容抗扰度试验,结果表明了此方案在电磁兼容设计中的有效性。此两项研发产品已投入批量生产,产生经济效益。最后,对整篇文章进行总结,概括主要研究成果。展望了要素分析法的进一步完善目标。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-13
  1.1 电磁兼容研究的目的和意义  10-12
  1.2 本论文的主要研究工作及结构安排  12-13
第二章工业环境中的电磁兼容  13-31
  2.1 工业环境中常见的电磁骚扰  13-17
    2.1.1 电力半导体器件的噪声  13-14
    2.1.2 切断电感性负载时产生的瞬变噪声  14-16
    2.1.3 接通负载时的冲击电流及开关触点抖动  16-17
  2.2 骚扰的传输路径和抑制技术  17-21
    2.2.1 骚扰的传输路径  17-18
    2.2.2 滤波技术  18-19
    2.2.3 屏蔽技术  19-20
    2.2.4 接地技术  20-21
  2.3 工业环境中的电磁兼容标准  21-30
    2.3.1 电磁骚扰发射试验  21-23
    2.3.2 工业环境中的抗扰度试验  23-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章电磁兼容分析、预测与设计  31-48
  3.1 电磁学的计算分析  31-34
  3.2 电磁兼容的常用设计规则  34-38
  3.3 电磁兼容的预测模型  38-43
    3.3.1 敏感部件预测模型  38-40
    3.3.2 传输线预测模型  40-41
    3.3.3 回路预测模型  41-42
    3.3.4 空间场预测模型  42-43
  3.4 要素分析法设计思路  43-47
    3.4.1 对象的模型化  44
    3.4.2 电磁兼容设计流程  44-45
    3.4.3 缺陷的补偿设计  45-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章电源的电磁兼容设计  48-63
  4.1 电源的基本概念  48-52
    4.1.1 线性稳压电源  48-50
    4.1.2 开关电源  50-52
  4.2 电源在工业应用中的常见骚扰源  52-55
    4.2.1 来自电网的噪声骚扰  52-53
    4.2.2 电源自身产生的噪声骚扰  53-55
  4.3 电源电磁兼容抑制技术  55-59
    4.3.1 使用滤波技术切断电磁干扰传输途径  55-57
    4.3.2 抑制电源自身的各类电磁骚扰源  57-58
    4.3.3 使用屏蔽、接地技术降低电源的敏感度  58-59
  4.4 电源电磁兼容设计中要素分析法的应用  59-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章性能检测与缺陷的补偿设计  63-72
  5.1 电磁兼容抗扰度试验环境  63-65
  5.2 电源抗扰度试验测试与结果  65-66
  5.3 缺陷分析与补偿设计  66-70
    5.3.1 缺陷问题分析  66-67
    5.3.2 几种补偿设计方案  67-70
  5.4 补偿设计后的抗扰度试验性能比较  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章全文总结  72-74
参考文献  74-76
附录  76-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  78-80

工业环境中电源电磁兼容设计研究

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