中心议题:
- 逆变焊机电磁骚扰的主要来源
- 低频谐波骚扰的抑制
- 高频骚扰的抑制
解决方案:
- 无源 LDC 滤波电路
- 有源滤波器
- 采用软开关逆变技术
- 采用无源 EMI滤波器
本文从分析IGBT 逆变焊机电磁骚扰的来源、危害入手,结合GB15579.10-2008《弧焊设备 第10部分:电磁兼容性(EMC)要求》标准,介绍了采用金属外壳的 IGBT 逆变焊机要通过 EMC 测试,应采取哪些措施来减小谐波电流、电源端子骚扰电压,并提出了可行的解决方案。
1 引言
在 GB15579.10-2008 强制性国标即将实施之际,如何改善逆变焊机的电磁兼容性(EMC) ,使之符合标准要求已成为各电焊机厂家关心的一个重大课题。
焊机的电磁兼容性测试包括发射、抗扰性试验两方面的内容。由于电焊机本身都具有较强的抗干扰能力,通过抗扰性试验一般问题都不大。IGBT 逆变焊机的逆变器大多采用了 PWM 脉冲宽度调制技术,焊机输入整流器引起的电流畸变会产生谐波骚扰,IGBT 高速开关时会产生大量耦合性噪声,对与逆变焊机共处同一电源环境的其他的电子、电气设备来说,逆变焊机是一个电磁干扰源,且长期以来未得到重视和采取有效措施加以改善,GB15579.10-2008 实施的目的之一就是要解决弧焊设备造成的电网污染问题。 通过我们的实践证明, 没有采取 EMC改造措施的 IGBT 逆变焊机要想通过发射试验是不可能的, 因此,最值得关注的是如何降低 IGBT 逆变焊机的电磁发射,使产品符合 GB15570.10 标准(以下简称标准)的要求,减少焊机对环境的电磁污染。
2 逆变焊机电磁骚扰的主要来源
采用金属外壳的逆变焊机一般都能通过电磁辐射骚扰试验(见标准 6.3.3) ,而谐波电流发射(见标准6.3.4) 、电源端子骚扰电压(见标准 6.3.2)测试超标这两个问题比较突出,我们只要明白了其产生的原因,针对各自产品的特点采取相应措施,解决起来并不是太难。
2.1 输入整流引起的低频谐波骚扰
图 1 是全桥 IGBT 逆变焊机主电路简图,由图 1 可见,三相 380V电源进入焊机首先要经过三相整流桥QL1 整流和 C2 滤波,滤波电容器的等效容量一般在 50~1000µf 之间,在采用大电容器滤波的整流滤波电路中,整流二极管导通时间较短,滤波电容充电电流瞬时峰值大,电流波形为近似尖脉冲,使 50Hz 正弦电流波形发生畸变,产生谐波电流。