批准号 |
59277305 |
项目名称 |
测量系统和控制系统电磁干扰机理和抑制措施 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0705 |
项目负责人 |
蒋德福 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
武汉大学 |
研究期限 |
1993-01-01 至 1995-12-31 |
支持经费 |
5(万元) |
主要研究结果为:1、《关于三峡电站监控系统的电磁干扰问题》;2、《新型局部放电检测仪》;3、《微电子装置的电磁干扰问题》;4、《局部放电试验回路特征征参数和电磁干扰测量方法的研究》;5、《瞬态干扰波形测量仪》。上列结果具有下列创新内容:1、提出电磁干扰问题的一些研究方法;2、用改变局部放电回路振荡频率消除高频电磁场的干扰,提高检测灵敏度;3、采用4片20MG6A/D转变器并联得到80MHz采样频率和先进的带背景光液晶点阵图形显示器等研制的瞬态干扰波形测量仪,在国内尚未见到。意义:1、提高变电新现场电力设备绝缘局部放电试验质量,而提高电力和设备的运行可靠性;2、有利于今后进一步深入研究电磁干扰问题提供方法和仪器。 2100433B
电磁干扰基本概念 广告插播信息 维库最新热卖芯片: OPA620KU LM376N ICS9111 SSM2126A BCM4306KFB EPF6016ATI144-2 SNJ54L...
解决开关电源电磁干扰:可以优化电路元器件布置,尽量减少寄生、糯合电容。延缓开关的开通、关断时间,但这与开关电源高频化的趋势不符。选用高质量的滤波电容(等效电感或阻抗很低)可以降低常模干扰。或者采用随机...
干扰抑制器 有三个作用,防止运行时产生的谐波干扰其它电子电气设备,南通百盛电子 输入电压有变化时起到平衡作用,当短路时或者是发生故障时干扰抑制器 内的保险丝熔断,起到保护作用。
电磁阀和继电器干扰在微机控制系统中的抑制措施
电磁阀和继电器干扰在微机控制系统中的抑制措施 (2)
传导干扰可分为共模(CM)干扰和差模(DM)干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断,开关电源在其输入端(即交流电网侧)产生较大的共模干扰和差模干扰。
开关电源、中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析,可以将电路理论和数学知识结合起来,对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究;但对辐射干扰而言,由于电路中存在不同的干扰源的综合作用,又涉及到电磁场理论,分析起来比较困难。
传导干扰可分为共模(CM)干扰和常模(DM)干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断,开关电源在其输入端(即交流电网侧)产生较大的共模干扰和常模干扰。
变换器工作在高频情况时,由于dvldt很高,激发变压器绕组间以及开关管与散热片间的寄生电容,从而产生共模干扰。
根据共模干扰产生的原理,实际应用时常采用以下几种抑制方法:
(1)优化电路元器件布置,尽量减少寄生、糯合电容。
(2)延缓开关的开通、关断时间,但这与开关电源高频化的趋势不符。
(3)应用缓冲电路,减缓dvldt的变化率。变换器中的电流在高频情况下作开关变化,从而在输人、输出的滤波电容上产生很高的dvl巾,即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应出干扰电压,这时就会产生常模干扰。故选用高质量的滤波电容(等效电感或阻抗很低)可以降低常模干扰。
辐射干扰又可分为近场干扰[测量点与场源距离<λ/6(λ为干扰电磁波波长)]和远场干扰(测量点与场源距离>λ/6)。由麦克斯韦电磁场理论可知,导体中变化的电流会在其周围空间产生变化的磁场,而变化的磁场又产生变化的电场。两者都遵循麦克斯韦方程式。而这一变化电流的幅值和频率决定了产生电磁场的大小以及其作用范围。在辐射研究中天线是电磁辐射源,在开关电源电路中,主电路中的元器件、连线都可以认为是天线,可以应用电偶极子和磁偶极子理论来分析。分析时,二极管、开关管、电容等可看成电偶极子;电感线圈可以认为是磁偶极子,再以相关的电磁场理论进行综合分析就可以了。
需要注意的是,不同支路的电流相位不一定相同,在磁场计算时这一点尤其重要。相位不同,一是因为干扰从干扰源传播到测量点存在时延作用(也称迟滞效应);二是因为元器件本身的特性导致相位不同。如电感中电流相位比其他元器件要滞后。迟滞效应引起的相位滞后是信号频率作用的结果,仅在频率很高时作用才较明显(如GHz级或更高);对于功率电子器件而言,频率相对较低,故迟滞效应作用不是很大。
在开关电源产生的两类干扰中,传导干扰由于经电网传播,会对其他电子设备产生严重的干扰,往往引起更严重的问题。常用的抑制方法有缓冲器法,减少搞合路径法,减少寄生元件法等。近年来,随着对电子设备电磁干扰的限制越来越严格,又出现了一些新的抑制方法,主要集中在新的控制方法与新的无源缓冲电路的设计等几个方面。
干扰是根据开关频率变化的,干扰的能量集中在这些离散的开关频率点上,所以很难满足抑制电磁干扰(EMI)的要求。通过将开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上,产生一系列的分立边频带,则干扰频谱可以展开,干扰能量被分成小份分布在这些分立频段上,从而更容易达到EMI标准。调制频率控制就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。
最初人们采用随机频率控制,其主要思想是在控制电路中加入一个随机扰动分量,使开关间隔进行不规则变化。则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声,其峰值大大下降。具体办法是,由脉冲发生器产生两种不同占空比的脉冲,再与电压放大器产生的误差信号进行采样选择产生最终的控制信号。
但是,随机频率控制在开通时基本上采用PWM控制的方法,在关断时才采用随机频率,因而其调制干扰能量不便控制,抑制干扰的效果不是很理想。而最新出现的调制频率控制很好地解决了这些问题,其原理是,将主开关频率进行调制,在主频带周围产生一系列的边频带,从而将噪声能量分布在很宽的频带上,降低了干扰。这种控制方法的关键是对频率进行调制,使开关能量分布在边频带的范围,且幅值受调制系数β的影响(调制系数β=△f/fm,△f为相邻边频带间隔,fm为调制频率),一般β越大调制效果越好。
开关变换器中的电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。以整流二极管为例,在开通时,其导通电源不仅引起大量的开通损耗,还产生很大的dvl巾,导致电磁干扰;而在关断时,其两端的电压快速升高,有很大的dvl巾,从而产生电磁干扰。缓冲电路不仅可以抑制开通时的dvldt、限制关断时的dvl白,还具有电路简单、成本较低的特点,因而得到广泛应用。但是传统的缓冲电路中往往采用有源辅助开关,电路复杂不易控制,并有可能导致更高的电压或电流应力,降低了可靠性。因此许多新的无源缓冲器应运而生。
(1)利用屏蔽技术减少电磁干扰。为有效的抑制电磁波的辐射和传导及高次谐波引发的噪声电流, 在用变频器驱动的电梯电动机电缆必须采用屏蔽电缆,屏蔽层的电导至少为每相导线芯的电导线的 1/10,且屏蔽层应可靠接地。控制电缆最好使用屏蔽电缆;模拟信号的传输线应使用双屏蔽的双绞线;不同的模拟 信号线应该独立走线,有各自的屏蔽层。以减少线间的耦合,不要把不同的模拟信号置于同 一公共返回线内;低压数字信号线最好使用双屏蔽的双绞线,也可以使用单屏蔽的双绞线。模拟信号和数字信号的传输电缆,应该分别屏蔽和走线应使用短 。
(2)利用接地技术消除电磁干扰。要确保电梯控制柜中的所有设备接地良好,而粗的接地线.连接到电源进线接地点(PE)或接地母排上。特别重要的是,连接到变频器的任何电子控制设备都要与其共地,共地时也应使用短和粗的导线。同时电机电缆的地线应直 接接地或连接到变频器的接地端子(PE)。上述接地电阻值应符合相关标准要求。
(3)利用布线技术改善电磁干扰。电动机电缆应独立于其它电缆走线,同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线,以减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰; 控制电缆和电源电缆交叉时,应尽可能使它们按 90°角交叉,同时必须用合适的线夹将电机电缆和控制电缆的屏蔽层固定到安装板上。
(4)利用滤波技术降低电磁干扰。利用进线电抗器用于降低由变频器产生的谐波,同时也可用于增加电源阻抗,并帮助吸收附近设备投入工作时产生的浪涌电压和主电源的尖峰电压。进线电抗器串接在电源和变频器功率输入端之间。当对主电源电网的情况不了解时,最好加进线电抗器。在上述电路中还可以使用低通频滤波器(FIR 下同),FIR 滤波器应串接在 进线电抗器和变频器之间。对噪声敏感的环境中运行的电梯变频器, 采用 FIR 滤波器可以有效减小来自变频器传导中的辐射干扰。
(5)照明线干扰、电机反馈的干扰过大、系统电源线受干扰的现场,通过以上各种接地无法消除通讯干扰,可以使用磁环对干扰进行抑制,按以下方法顺序进行增加磁环,通讯恢复正常为止: 1、如照明的两根电源线同时断开如通讯恢复正常,请在控制柜下照明的两线上增加一磁环,缠绕3 圈(孔径20到30,厚10,长20左右的磁环)。如断开照明线并无效果说明照明线并不干扰通讯,不作处理。 2、在通讯线C+、C-上从主板出线处增加一磁环,缠绕一圈。注意只能缠绕一圈,多缠后轿厢通讯显示会变好但轿厢传来的有效信号大部分滤掉,造成轿厢内选登记不上。3、在主板输出给轿厢、呼梯的24V电源和0V地线上增加一磁环缠绕2到3圈。 4、在运行接触器与电机之间三相线各加一磁环缠绕一圈 。 经过以上方法增加磁环后能处理现场的电源、电机、照明干扰。
(6) 磁环材料的选择: 根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体,以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体, 前者的高频特性优于后者。前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千---上万,而镍锌铁氧体为几百---上千。铁氧体的磁导率的磁导率越高,其低频时的阻抗越大,高频时的阻抗越小。 阻抗越大,高频时的阻抗越小。所以,在抑制高频干扰时,宜选用镍锌铁氧体; 用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。 或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体,这样可以抑制的干扰频段较宽。磁环的尺寸选择: 磁环的内外径差值越大,纵向高度越大,其阻抗也就越大,但磁环内径一定要紧包电缆,避免漏磁。 磁环的安装位置: 磁环的安装位置应该尽量靠近干扰源,即应紧靠电缆的进出口。
地铁钢轨波磨的形成机理十分复杂,至今尚未完全弄清楚。它的研究涉及多学科多领域的相关知识,如结构动力学、固体接触力学、滚动接触理论、摩擦学、计算方法等。因此,深入研究地铁钢轨波磨问题是十分重要的,揭示其形成机理并提出相应的波磨减缓措施,对确保我国地铁运行安全和减振降噪具有重要意义。本项目对某地铁线路钢轨波磨的形成机理及相关的减缓措施开展了研究,主要包括:(1)调查了某城市地铁车辆轨道结构特征、典型区段钢轨波磨状态和轨道结构特性测试结果。对钢轨波磨通过频率与轨道结构振动频率的相互关系做了详细探讨,发现该线路上出现的波磨主要与轨道结构形式相关。(2)建立了多种轨道耦合作用的三维实体有限元理论分析模型,分析讨论了轨道结构的动态特性与波磨发生发展的相互关系。(3)研究了白噪声激励、复合不平顺激励和凹坑激励下普通短轨枕曲线轨道和科隆蛋扣件直线轨道波磨的形成机理和发展情况。波磨的形成与随机不平顺中的初始波长关系较小,与轨道结构自身的固有特性以及车辆通过速度关系较大。(4)研究了扣件参数、曲线超高、车辆载重和摩擦系数对钢轨波磨的影响,提出了相应地减缓措施。研究表明:提高扣件参数、减小曲线过超高值、非高峰期车辆和低于0.35轮轨摩擦系数,有利于减缓轨道波磨形成和发展。在本项目资助下共发表论文15篇,其中,SCI期刊源论文2篇、EI期刊源论文6篇,国际会议论文6篇,其他1 篇。 2100433B
第l章 概论
1.1测量系统分析基本概念
1.1.l关于数据
1.1.2数据的质量
1.1.3关于测量系统分析
1.2有关术语
1.2.1术语比较
1.2.2有关测量和测量结果的术语
1.2.3有关测量系统的术语
1.3与其他相关内容之间的关系
1.3.1统计过程控制(SPC)与测量系统分析(MSA)
1.3.2测量不确定度与测量系统分析
1.3.3ISOl0012与测量系统分析
1.3.4QS-9000、ISO/TS16949与测量系统分析
1.3.5六西格玛(6sigma)与测量系统分析
1.4应用软件选择
第2章 测量系统分析数理统计基础
2.1数据的分类及描述
2.1.1数据的分类
2.1.2数据的图示化描述
2.1.3描述性统计
2.2概率分布函数
2.2.1概率密度函数
2.2.2累积分布函数
2.2.3累积分布函数逆函数
2.3离散变量典型分布
2.3.1二项分布
2.3.2超几何分布
2.3.3泊松分布
2.4连续变量典型分布
2.4.1正态分布
2.4.2卡方()[‘)分布
2.4.3£分布
2.4.4F分布
2.5参数估计
2.5.1运用估计量估计参数
2.5.2点估计
2.5.3区间估计
2.5.4置信区间辨释
2.5.5正态总体参数的置信区间和单侧置信限
2.5.6二项分布的比率估计
2.6假设检验
2.6.1假设检验基本概念
2.6.2假设检验的逻辑步骤
2.6.3正态总体均值的检验
2.6.4正态总体方差的检验
2.6.5比率p的假设检验
2.7方差分析
2.7.1方差分析概念
2.7.2单因子方差分析
2.7.3两因子方差分析
2.8简单线性回归分析
2.8.1一元线性回归模型
2.8.2参数估计
2.8.3方程的显著性检验
2.8.4估计与预测
2.9列联表
2.9.1二维列联表的检验问题
2.9.2二维列联表的X2检验
2.9.3二维列联表的费希尔(Fisher)精确检验
2.10非参数统计
2.10.1关于非参数统计
2.10.2次序(顺序)统计量、秩和秩统计量
2.10.3相关性检验
2.10.4一致性检验
第3章 测量系统分析原理
3.1测量过程特征
3.2测量系统变差的类型
3.2.1位置变差
3.2.2宽度变差
3.3研究变差
3.4测量系统变差来源及对决策的影响
3.4.1测量系统变差来源
3.4.2对决策的影响
3.5测量系统能力和性能
3.5.1测量系统能力
3.5.2测量系统性能
3.6测量系统的统计特性
第4章 测量系统分析方法
4.1概述
4.1.1测量系统分析的过程方法
4.1.2测量系统类型
4.1.3测量系统评估程序的适用性
4.2简单测量系统分析流程
4.3测量系统研究的准备
4.3.1研究准备
4.3.2可接受性准则
4.4简单测量系统研究指南
4.4.1计量型测量系统研究指南
4.4.2计数型测量系统研究指南
4.4.3属性一致性研究
4.5复杂测量系统研究指南
4.5.1研究背景
4.5.2破坏性测量的GRR研究的试验设计
4.5.3其他应注意的内容
4.5.4案例研究
第5章 测量系统分析的应用
5.1供方测量保证能力
5.2制造业案例研究
5.2.1计数型数据的属性一致性分析
5.2.2同质小批量破坏性检验时的测量系统分析
5.3非制造业案例研究
5.3.1适用于连续型数据的非传统(Non—Traditional)的测量系统分析
5.3.2有序数据的属性一致性分析
第6章 测量系统管理与改进
6.1公司范围的MSA规划
6.2测量系统改进
6.3顾客的认可
附录
附录1 偏倚研究用以参数表
附录2 控制图系数表
附录3 GRR研究计算置信区间的ANOVA法
附录4 量具重复性和再现性研究(平均值和极差法)记录格式
附录5 测量设备计量确认过程
参考文献
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