电磁辐射功率

电磁辐射功率（精选8篇）

电磁辐射功率 篇1

GB13837规定了两种在30～1 000 MHz范围内考察受试设备(EUT)对外辐射能量的测试方法，一种是骚扰功率，另一种是辐射骚扰场强，两者测试目的相同，所覆盖的频率范围也相同(骚扰功率测试在300～1 000 MHz频率范围内无适用限值)，但由于两种测试方法针对不同的被测设备(EUT)，因此其测试原理、测试方法以及测量电平均不相同[1,2,3]。

1 两种测试方法

骚扰功率测试主要针对GB13837中所定义的有关设备，该方法认为此类设备的工作频率较低，也就意味着干扰频率相对较低，干扰能量不能通过设备内部的连线与机壳向外泄露，而只能通过对外的较长引线向外辐射(例如视盘机的音视频连接线)。基于上述内容，骚扰功率测试是使用功率吸收钳在被测设备的对外连接线上提取辐射能量，测量结果以dBpW表示。为充分反映EUT的辐射特性，标准还规定：EUT的对外连接线的长度必须大于所测量频率的半波长加上吸收钳的长度(6 m)。

与骚扰功率测试不同，在进行辐射骚扰场强测试时，EUT和周边设备及它们之间的连接线被看成一整体，作为黑体看待。骚扰能量既可以从EUT对外连接线上辐射出来，也可以从其壳体辐射出来。因此辐射骚扰场强测试被安排在半电波暗室中进行，使用对数周期天线在远区场处测量EUT的电场强度，测量单位以d BμV/m表示。

2 实践中的问题

对于某些多功能的音视频设备，按照其功能，应进行骚扰功率测试，但往往其内部的时钟频率较高，有的高达上百兆赫兹，EUT内部连线完全可作为很好的载体将辐射骚扰能量发射出去。那么，此时产生问题，是应进行骚扰功率测试还是进行辐射骚扰场强测试。此外，两种方法都是考察EUT通过空间场对外界的干扰，只是测量的电量不同，而不同电量之间又是可以相互转化的，那么骚扰功率的测试结果可否和辐射骚扰场强测试结果相互转换，骚扰功率测试合格是否意味着辐射骚扰场强测试也合格，也将成为进一步探讨的问题。

3 两种测试方法的讨论

3.1 验证试验

为了验证两者间测试结果的关系，笔者设计了如下试验：

以标准信号源做EUT，信号输出端接入一非屏蔽同轴视频线。视频线另一端接75Ω模拟负载。信号源输出电动势固定在70 dBμV。按照GB13837的规定分别进行骚扰功率测试和辐射骚扰场强测试，测量结果如表1所示。为了即尊重标准要求，又尊重实际使用情况，两项测试所使用的视频线长度不同，其中骚扰功率测试时视频线长6 m，辐射骚扰测试时视频线长1.2 m。

在表1中，两项测试的结果并无明显规律。在100 MHz处，辐射骚扰场强测试已明显超过限值要求，而骚扰功率测试结果与限值之间还有一定的裕量。若以上述测量结果进行合格评定，对同一产品进行不同的测试，结果会完全相反。即骚扰功率合格不代表辐射骚扰场强测试也合格。在230 MHz处，骚扰功率的测试结果又明显大于辐射骚扰的测试结果，即辐射骚扰合格不代表骚扰功率合格。

3.2 转换公式

理论上，两项测试的测试结果通过公式可以相互转换。

功率与场强的转换公式为

式中：E为天线接收到的场强;P为天线接收到的功率;常数“17”为50Ω系统内阻转化成分贝后的数值;AF为传输系数，此次所用天线AF值已由计量院测定。

弗里斯传输公式为

式中：Pre为接收天线收到的功率;Pt为发射功率;Gt为发射天线增益;Gr为接收天线增益。

在辐射骚扰场强测试系统里，式(2)中Pre可通过式(1)求得，是已知量。而发射系统由信号源、视频线和模拟负载组成，信号源提供该系统的发射功率，视频线可被看为发射天线。通过了解GB13837和GB/T6113.103标准，可知骚扰功率测量结果为信号源输出端的功率而非视频线所发射后的空间辐射功率，即式(2)中的Pt。而由于两项测试中所用的发射天线(视频线)不同，导致Gt成为变量，致使在上述验证试验所得到的数据无法用数学计算进行验证。这也正是此套验证方案的遗憾之处。但这套方案更接近于实际的测试结果，因此至少可证明在日常的测试活动中，骚扰功率和辐射骚扰场强的测试结果无法相互转换。

3.3 试验项目的选择

得到EUT后，试验工程师首先要判断需要进行的测试项目，而依据就应是该产品所对应的标准。而且，文中已证明两种方法的测试结果没有关联性，不能相互替代，因此，针对音视频功能，不管其工作频率多高，都应进行骚扰功率测试。

参考文献

[1]傅正财, 杜亚平, BURNETT J.视频显示器的极低频磁场敏感度和辐射测量[J].电视技术, 2001, 25 (6) :96-102.

[2]陆地, 朱磊, 刘晨.电视发射机的电磁辐射污染与分析[J].电视技术, 2009, 33 (7) :96-98.

[3]黄维祥, 李舜阳.辐射试验场地衰减的分析[J].电视技术, 2000, 24 (4) :86-88.

电磁辐射功率 篇2

摘要：详细分析了电磁炉主谐振电路的拓扑结构和工作过程，基于模糊控制理论，给出了负载变化时控制功率稳定的智能控制方法。

关键词：电磁炉；主谐振电路；模糊控制

引言

由电力电子电路组成的电磁炉（Inductioncooker）是一种利用电磁感应加?原理，对锅体进行涡流加热的新型灶具。由于具有热效率高、使用方便、无烟熏、无煤气污染、安全卫生等优点，非常适合现代家庭使用。电磁炉的主电路是一个AC/DC/AC变换器，由桥式整流器和电压谐振变换器构成，本文分析了电磁炉主谐振电路的拓扑结构和工作过程。

图1

当电磁炉负载（锅具）的大小和材质发生变化时，负载的等效电感会发生变化，这将造成电磁炉主电路谐振频率变化，这样电磁炉的输出功率会不稳定，常会使功率管IGBT过压损坏。针对这种情况，本文提出了一种双闭环控制结构和模糊控制方法，使负载变化时保持电磁炉的输出功率稳定。实际运行结果证明了该设计的有效性和可靠性。

1 电磁炉主电路拓扑结构与工作过程

1．1 电磁炉主电路拓扑结构

电磁炉的主电路如图1所示，市电经桥式整流器变换为直流电，再经电压谐振变换器变换成频率为20～30kHz的交流电。电压谐振变换器是低开关损耗的零电压型（ZVS）变换器，功率开关管的开关动作由单片机控制，并通过驱动电路完成。

电磁炉的加热线圈盘与负载锅具可以看作是一个空心变压器，次级负载具有等效的电感和电阻，将次级的负载电阻和电感折合到初级，可以得到图2所示的.等效电路。其中R＊是次级电阻反射到初级的等效负载电阻；L＊是次级电感反射到初级并与初级电感L相叠加后的等效电感。

1．2 电磁炉主电路的工作过程

电磁炉主电路的工作过程可以分成3个阶段，各阶段的等效电路如图3所?。研究一个工作周期的情况，定义主开关开通的时刻为t0。时序波形如图4所示。

图4

1.2.1 [t0，t1]主开关导通阶段

按主开关零电压开通的特点，t0时刻，主开关上的电压uce=0，则Cr上的电压uc=uce－Udc=－Udc。如图3（a）所示，主开关开通后，电源电压Udc加在R＊及L＊支路和Cr两端。由于Cr上的电压已经是－Udc，故Cr中的电流为0。电流仅从R＊及L＊支路流过。流过IGBT的电流is与流过L＊的电流iL相等。由图3（a）得式（1）。

可见，iL按照指数规律单调增加。流过R＊形成了功率输出，流过L＊而储存了能量。到达t1时刻，IGBT关断，iL达到最大值Im。这时，仍有uc=－Udc，uce=0。iL换向开始流入Cr，但Cr两端的电压不能突变，因此，IGBT为零电压关断。

1.2.2 [t1，t2]谐振阶段

IGBT关断之后，L＊和Cr相互交换能量而发生谐振，同时在R＊上消耗能量，形成功率输出。等效电路如图3（b）及图3（c）

一种辐射功率检测器的研制 篇3

关键词：便携式,辐射功率,有源电子对抗,设备维护

0 引 言

随着国力的提升,我军装备大量的有源电子对抗装备,并迅速更新换代。为满足平时训练、战时打仗的需要,对有源电子对抗装备的日常维护、保养、维修均提出了很高的要求,急需研制一种便携、实用的检测设备。本文设计了一种针对大功率电子干扰设备的辐射功率检测器,检测器体积小、重量轻、模块化设计,非常适用于有源电子对抗设备的日常维护、保养。

1 工作原理

1.1 有源电子干扰设备工作原理[1,2]

有源电子干扰设备是针对作战对象辐射源信息,采用大功率压制噪声、欺骗干扰等辐射射频信号,用以与真实雷达反射信号抗衡,达到破坏迷惑敌方雷达的功能的目的。常用的电子干扰设备包括引导式干扰设备、应答式干扰设备,这里以引导式干扰设备为例,典型的引导式有源电子干扰设备的系统框图如图1所示。

图中,引导式有源电子干扰设备通过接收机引导,干扰机发射,提供有源电子干扰的能力,同时对抗可覆盖频段范围内的多部雷达。图中所示系统包括一部接收机,用于检测和接收侦察接收天线所截获的信号,给出载频(RF)、脉宽(PW)、脉冲幅度(PA)、到达角(AOA)、到达时间(TOA)等脉冲描述字(PDW)参数,用以引导干扰机,以便有源电子干扰机在时域、频域和空域三个方面覆盖作战对象;一部干扰机,包含干扰控制、干扰发射机、干扰波束控制和干扰天线等几部分,用以将引导后产生的干扰信号以一定的功率辐射出去。在系统工作时,有源电子干扰机要将控制的存储信号或信号源信号辐射出去,要保证产生足够的辐射功率来压制真实雷达信号,即要保证最终辐射输出功率的正常[3,4]。

在有源干扰设备的试验和研制过程中,可以采用大功率计、频谱分析仪等通用检测设备监测接收有源干扰设备辐射输出的信号,用以判断其工作是否正常,但在有源干扰设备的现场维护中,一般没有这些通用设备。一方面因为功率计、频谱分析仪等通用设备属于精密仪器仪表,价格昂贵,操作复杂;另一方面这些通用设备无法长期在恶劣的环境下(盐雾、潮湿、高温、低温)使用,而军用的有源电子对抗设备都是工作在恶劣的环境下,所以必须研制一种便携式、价格低廉、操作简单、具有较高可靠性,适用于恶劣环境的设备来满足有源电子干扰设备的日常维护需求。

1.2 辐射功率检测器的原理及方案设计

1.2.1 检测器组成

辐射功率检测器是通过接收有源电子对抗设备辐射的射频信号,转换为射频信号功率,并给出功率指示,来判断辐射功率是否正常。其工作框图如图2所示。

在图2中,接收天线安装在三角架上,指向被测系统发射天线方向,用来接收被测系统辐射出的射频信号,接收天线与便携式机箱之间采用低损耗射频电缆连接。便携式机箱包含有微波模块、视频检波模块、调理电路模块、微处理单元、显示面板和控制电路几部分,其中显示面板和控制电路部分安装在机箱面板上,其余部分安装在机箱内部。

检测器各主要模块功能如下:

接收天线:接收被测设备的辐射信号,具有定向性,提供一定增益和频段选择,接收天线与机箱之间采用低损耗射频电缆连接;

微波模块:对接收到的辐射信号进行滤波、放大、频段选择、衰减控制等,输出的微波信号送视频检波模块;

视频检波模块:对接收到的微波信号进行视频检波,检波输出为视频信号,采用的是大动态范围、高灵敏度的DLVA(数字对数检波视频放大器);

调理电路模块:调理电路包含运算放大器、A/D转换等,将视频信号转换为数字信号;

微处理器单元模块:微处理单元模块包含MCU,FPGA,RS 232接口等,将接收到的数字信号处理转换为功率信号,并将功率信号转换为可显示的数值送显示面板显示;

显示面板:采用数码管显示的方式,直观地给出最终的功率值;

控制电路:完成输入信号的选择、滤波、频率选择、衰减等开关控制;

电源:提供电源输入保护,从+28 V变换为±5 V、±12 V,分别给其他各模块提供电源。

1.2.2 硬件设计

(1) 调理电路模块

调理电路模块对视频检波输出的视频信号进行放大、模/数转换。放大芯片采用ADI公司的AD8132AR,提供3 dB带宽,350 MHz,1 200 V/μs转换速率,可通过电阻比改变增益。A/D芯片采用TI公司的TLC5540,8位采样,最大采样速率达40 MHz,+5 V单电源供电。A/D芯片TLC5540的电压参考采用Maxim公司的高精度,低功耗电压参考芯片MAX6166,电压精度可达±2 mV,输出电压为2.5 V。

(2) MCU

MCU单元完成系统控制、计算机接口控制、参数设置、面板接口控制、设备参数加载初始化等功能。

选用Atmel公司的8位单片机AT89S8253,兼容标准的MCS-51结构,具有12 KB的片内FLASH,2 KB的E2PROM,256×8 b的内部RAM,保证了程序的运行空间和参数的存储,32位可编程I/O接口满足对外连接的需要,四级中断、可编程看门狗保证了系统的可靠性。

(3) RS 232电平转换

通用的计算机接口均为RS 232电平标准,要实现与MCU的通信,必须将标准的RS 232电平串口转换为TTL电平的UART信号。

为保证电源简单、功耗低,RS 232接口芯片选用了Maxim公司的MAX202E,只需+5V单电源供电,外部只需4个0.1 μF的电容即可工作,提供双路RS 232接口。

(4) FPGA

FPGA模块作为系统的核心模块,接收来自MCU的加载参数数据,同时接收高速的采样数字信号,将采样的数字信号与加载的参数比对、校正、组合,转换为可以显示的BCD码,送给数码显示管进行显示。芯片选择Altera公司的EP1K50QC208,包含2 880个逻辑单元、40 960 b的RAM,1个锁相环,完全满足系统存储和运算需要。FPGA的加载芯片采用被动串行芯片EPC2。

(5) 电源

电源模块提供±5 V电源,所选用的FPGA需要3.3 V和2.5 V两种电源,芯片选用TI公司的REG104GA-3.3,输入电压为4.3～16 V,输出电压为3.3 V,最大输出电流为1 A;此外还选用LINEAR公司的LT1764EQ-2.5,最大输出电流为3 A,最大输入电压范围为3.5～20 V,输出电压为2.5 V。

1.2.3 软件设计

系统软件主要包括MCU程序、FPGA程序,分别实现系统管理、参数设置、接口控制、参数测量转换等功能。

(1) MCU软件

MCU软件是整个系统的管理核心部分,实现接口控制、监测,完成参数设置、更新,实现与外部接口计算机的通信;与FPGA连接,设置FPGA的初始化参数表,流程图如图3所示。

(2) FPGA软件

FPGA软件是系统的数据处理核心,主要完成数据采集后缓冲、校正、变换等处理,通过接收来自MCU设置的参数,选择不同的工作模式,最终将接收到的数据通过查表、编码转换为可显示的BCD码,其流程框图如图4所示。

(3) 性能测试

通过实际测试,设计的辐射检测器处理信号灵敏度可达到-45 dBm,最小脉冲宽度为1 μs,动态范围为45 dB,可检测脉冲调制和连续波信号。

2 结 语

本文设计实现的便携式大功率辐射检测器可实现辐射功率的自动测量,采用便携式、小型化设计,重量轻(小于5 kg)、体积小、灵敏度高、动态范围大,可检测连续波信号、脉冲调制信号,模块化设计,扩展性好,灵活性强,通过采用不同模块,可实现较宽的频段覆盖,适用于有源电子对抗设备的日常维护、保养和维修,也适用于雷达、指令等设备的日常检测。

参考文献

[1]CHRZANOWSKI Edward J.雷达有源对抗[M].顾耀平,译.成都:机械电子工业部第二十九所情报室,1991.

[2]林象平.雷达对抗原理[M].西安:西北电讯工程学院出版社,1985.

[3][俄]VAKIN Sergei A,SHUSTOV Lev N,DUNWELLRobert H.电子战基本原理[M].吴汉平,译.北京:电子工业出版社,2004.

[4]中国人民解放军总装备部军事训练教材编辑工作委员会.雷达试验[M].北京:国防工业出版社,2004.

[5]丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].3版.西安:西安电子科技大学出版社,2002.

[6]王英,石磊,李亮辉.相控阵天线等效全向辐射功率测试方法[J].计算机与网络,2010(14):42-44.

[7]杜建春.宽带相控阵系统等效辐射功率注入法测试方法[C].成都:中国电子学会2009天线年会,2009.

[8]Texas Instruments Inc..TLC5540datasheet[EB/OL].[2004-07-14].http://focus.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/tlc5540.pdf.

[9]Altera Corporation.Acex device handbook[EB/OL].[2003-09-12].http://www.altera.com.cn/literature/ds/acex.pdf.

[10]Atmel Corporation.At89s8253datasheet[EB/OL].[2001-11-20].http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc3286.pdf.

[11][美]ADAMY David L.电子战建模与仿真导论[M].吴汉平,译.北京:电子工业出版社,2004.

大功率电磁炉系统的设计与实现 篇4

电磁炉(Induction cooker)又称为电磁灶,它起源于德国。据报道,在西方发达国家,电磁炉的普及率达到了6 0%~70%。在我国,随着人们生活水平的普遍提高,环保和节能的概念已经深入人心。电磁炉利用高频电磁感应加热原理,对锅体直接进行涡流加热,具有热效率高、使用方便、无烟熏、无煤气污染、安全卫生等优点,它作为一种清洁,节能,使用方便的厨房设备开始取代传统灶台走进千家万户[1]。目前市面上出售的大部分电磁炉是小功率的家用电磁炉,其功率大都在2 K W以下,由于其功率小,难以满足学校食堂、工厂、酒店、宾馆、机关、大型商业中心对大功率的要求。

本文采用PIC 18F458为核心的控制器,设计大功率电磁炉的主电路与控制电路,研究了大功率电磁炉的功率控制方式,恒功率输出各个档位的加热功率,实现8 K W大功率电磁炉系统设计。

2. 大功率电磁炉硬件电路构成

根据系统的设计要求,大功率电磁炉硬件电路主要整流电路模块(A C—D C)、逆变电路模块(D C—A C)、微电脑控制器模块构成,如图1所示。整流电路模块由三相不控整流桥、LC滤波电路、直流电压电流检测电路组成;逆变电路模块有半桥IGBT模块、串联谐振回路、IGBT的隔离驱动及保护电路、高频电流信号检测电路等组成;微电脑控制器采用PIC18F458为核心,根据采集的档位输入信号及功率反馈,控制IGBT的驱动频率,调节功率输出。

2.1 大功率电磁炉主电路

大功率电磁炉主电路由三相不可控全桥整流电路将50Hz~60Hz的三相交流变换成直流,经过滤波后,得到稳定平滑的直流电压,逆变电路采用半桥IGBT模块将直流电逆变成20~40KHz的交流电,并通过加热线圈盘耦合到锅具的底部,产生涡流,使锅具快速生热,从而输出功率。

逆变电路工作频率由PIC主控制器根据加热档位给出P W M信号,经过隔离放大后,驱动半桥IGBT模块工作,其工作频率略高于串联谐振电路的谐振点频率。主电路原理图如图2所示。其中D,D为快恢复续流二极管,R,R,D,D,C,C构成RCD缓冲保护电路,用于抑制IGBT关断过电压,减小关断损耗。

2.2 主控制器设计

主控制器是电磁炉的控制核心[2],主控制器采集电压、电流、温度信号,控制电磁炉输出由档位给定的功率、控制电磁炉在过温、过压、过流下实现关机保护,并输出相应故障代码及报警、实时把电压、电流、温度信号发送给上位机监控等。根据以上设计要求,主控制器主要由供电电源、信号调理电路、A/D采样、旋钮开关、档位显示、报警电路,RS-485接口电路等组成。主控制器系统控制芯片采用M i c r o c h i p公司的PIC18F458,主要功能是采集旋钮档位,电流电压值,控制P W M信号的输出频率,调整功率输出,同时控制显示板显示电磁炉加热档位、工作状态指示灯、故障代码和故障报警信号。主控制器中RS-485接口电路经过RS-485转RS-232电路后,送入PC机,上位机实时监控电磁炉的电压、电流、锅底温度、I G B T温度、功率输出,方便程序的调试和产品检测。

3. 大功率电磁炉控制软件设计

大功率电磁炉功率控制是软件设计的核心部分,它涉及电磁炉工作安全与稳定。电磁炉的功率输出与电网电压波动、锅具的材质、锅具与加热线盘的距离、加热线盘与隔热板安装距离有关,设计中采用准电压电流双闭环控制[3],减小了负载变化(如锅具变化),电网电压波动和谐振电感与隔热板安装距离误差引起的功率波动,提高装置的自适应能力和抗干扰能力。功率控制如图3所示。

实验结果表明,该控制方式,功率输出稳定,对锅具材质,电网电压波动和安装导致的误差,具有较强的适应性和抗干扰的能力。

根据系统的设计及功率控制要求,设计了大功率电磁炉的控制软件,在结构上主要分为人机接口部分包括:读旋钮Read_key()函数、显示及故障报警D i s p l a y()上下位机通信监控函数SCI_ctr()函数;数据采集AD_receive()函数,采集电压、电流、温度信号;功率控制Power_control()函数,控制功率跟随功率给定,很功率输出各个档位的功率;信号处理包括锅具检测pan_test()函数、故障处理Wrong_ctr()函数、关机处理Close_ctr()函数。其软件流程框图如图4所示。

4. 结束语

本文完成了8 K W大功率电磁炉系统的整体设计,以PIC18F458为核心控制器,设计了硬件死区控制电路,对IGBT的隔离驱动电路进行了优化和改进,大大提高了I G B T工作的稳定性和可靠性,从而提高了整机的安全性和稳定性。实验结果表明,本文设计的大功率电磁炉具有保护功能完善,功率输出稳定,安全可靠、节能环保和清洁卫生等优点,具有十分优越的发展前景。

摘要：本文以PIC18F458单片机为控制核心,设计了一种大功率电磁炉控制系统,包括研究系统的硬件结构,设计了大功率电磁炉的主电路与控制电路,研究了系统功率控制方法,实现恒功率输出各个档位的加热功率。实验运行结果表明,该控制系统设计合理,输出功率稳定,安全、可靠性高。

关键词：大功率电磁炉,PIC18F458功率控制

参考文献

[1]张超.智能型宽电压电磁炉的研制[D].浙江:浙江大学.2005:1-16

[2]黎东发,刘秀红,陆善昌.一种电磁灶电脑控制器的设计[J].电机电器技术.2003;2:28-31

井下大功率脉冲电磁场源的设计 篇5

关键词：过套管电阻率测井,瞬变电磁,电磁勘探,采收率,油藏动态监测

目前国内的大部分油田都已经处于勘探开发的中后期, 为了稳产增产并有效降低勘探开发成本, 对现有生产井的剩余油动态监测就显得越来越重要, 而过套管电阻率测井能提供直接参考依据。开发和利用先进技术进行开发油藏的动态监测, 实时了解水驱或汽驱油层中油水或油汽界面的变化, 提高油气田开发的采收率, 实现在资源有限的情况下增储上产与稳产挖潜等都有要重要意义。在不同的开发阶段, 通过对比开发不同时期目的层的电阻率变化, 可以清楚地了解地下油藏的开采状况, 特别是油藏开采的中后期, 由于注水或注气的影响, 我们需要比较直观的了解油藏运移走向, 为下一步油气开采提供相关可靠地依据。众多的电磁方法中, 时间域电磁勘探方法具有分辨率高、抗干扰能力强和生产成本低廉等特点, 特别是瞬变电磁法 (TEM) 对电性层的反映更灵敏, 是勘探阶段进行构造的含油气性预测与评价和开发阶段进行油气藏动态监测的首选方法。

一、基本原理

瞬变电磁法也称时间域电磁法 (Time domain electromagnetic methods) , 简称TEM。瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流, 产生一个瞬变的电磁场, 该磁场垂直发射线圈向两个方向传播, 基本原理就是电磁感应定律。利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场, 在一次脉冲磁场间歇期间, 利用线圈或接地电极观测二次涡流场。该方法具有分辨能力强、工作效率高等特点, 使得它在当前的水文地质和资源勘探以及在高阻围岩中寻找低阻地质体中作为首要的方法广泛使用。

大功率脉冲电磁场源的设计思想有两种, 其中一种是将发射源放于井中, 电磁脉冲接受传感器放于与发射源相距较近的邻井中, 也称井间系统, 这样可以大大的提高探测半径和分辨率, 使测量装置在纵向上更接近异常体, 增大观测到的异常信号强度, 并且可以根据现场需要, 在异常体的不同高度进行勘探, 更加清楚的了解两口邻井区域的油藏动态, 此外, 井中观测具有分辨率高、体积效应小、旁侧影响小以及测量快速等诸多优点, 还可以降低覆盖层等不均匀体对观测结果的影响, 减小干扰因素, 用于精细电性结构地质体勘探;另外一种是将发射源发在井中, 在地面进行信号采集, 也称井地系统, 这样可以清楚的了解工区内纵向上的地质体异常和油藏动态。井间和井地系统的结合使用, 效果最佳, 这样可以更加清楚的了解整个工区内的地质体异常和油藏动态。

二、整体设计思路

过套管电阻率大功率瞬变电磁脉冲测井系统由地面部分和井下部分组成。地面部分包括电源、控制器及电压转换;井下部分从前到后依次设有交流电升压模块、整流模块、高压充放电开关和控制器、大容量电容器、发射线圈, 这样它可以在套管井中实现瞬时大功率的脉冲磁场激发。具体如下图所示。

地面部分的功能主要是将地面的电压传输到井下, 井下部分作为大功率脉冲场源的核心, 主要是完成电压的升压, 整流并完成充放电的控制与信号的采集。大功率脉冲电磁场源的关键是精确控制充放电的电压——频率 (Time-Frequency, 也称V-F) 曲线, 实现对储能电容器的平稳且快速充电。除此之外, 还要对其他的功能模块进行相关参数的调节与设置。充放电开关的设计能保证放电过程迅速完成, 另外为了防止大功率脉冲场源长时间在同一位置的充放电造成地层的极化, 充放电开关还可以实现充放电的换向功能。

结论

经过在实验室的理论研究与试验, 证明脉冲电磁场是可以穿过金属套管, 并不能完全被金属套管屏蔽, 这样为大功率脉冲电磁场的下井提供相关的实验和理论支持, 证明该设计方案是可行的。

参考文献

[1]张辉井中瞬变电磁大功率脉冲场源设计[硕士学位论文].荆州:长江大学, 2011.

[2]王军民, 胡文宝, 徐振平金属套管内电磁场激励与实验室测量[J].石油天然气学报2008, 30 (2) .

[3]严正国, 张家田, 包德州等过套管电阻率测井模型机模拟井实验研究[J].测井技术, 2011, 35 (3) ;215-217.

[4]王军民大功率井中瞬变电磁场源研究[D]:[博士学位论文].武汉:中国地质大学, 2008.

[5]宋汐瑾, 党瑞荣, 郭宝龙, 王学龙井中磁源瞬变电磁响应特征研究[J].地球物理学报2011年4月, 第4期.

电磁辐射功率 篇6

1 对电磁干扰进行一定分析

一般情况下, 电磁干扰指的主要是一种电子噪音, 该噪音会在一定程度上影响电缆信号并降低信号所具有的完好性。电磁干扰主要是由电磁辐射发生源产生。通常来讲, 电磁干扰就是电磁现象, 这就预示着干扰问题的开始。

1.1 分析电磁干扰的基本分类

电磁干扰大体可以分为两种, 分别是传导干扰和辐射干扰。其中, 传导干扰指的主要是经过导电介质将电网网络上的信息向另外一个电网网络进行干扰, 而辐射干扰指的主要是干扰源利用空间将非常有可能变为天线特性的辐射干扰源, 进而发射出电磁波并对系统工作的正常性进行一定的影响。

干扰当中的电磁兼容指的主要是设备受到一定的干扰之后相关的性能下降, 并且对设备产生一定干扰的干扰源。而电磁指的主要是如果电荷处于静止的状态, 那么就是静电, 当不同的电位向着相同的方向进行移动时, 会出现静电放电现象, 进而产生电流, 在其周围就会出现一定的磁场。若电流的大小以及方向发生不断变化就会出现电磁波。

1.2 分析电磁干扰源的基本分类

电磁干扰源一般能够分为两种, 分别是自然干扰源以及人为干扰源。其中, 自然干扰源指的是来源于大气层当中的地球外层空间的宇宙噪音以及天电噪音。这些噪音属于地球电磁环境当中的一个基本元素, 还属于空间技术以及无线电通讯造成干扰的主要干扰源。通常来讲, 自然噪音会在一定程度上干扰人造卫星以及宇宙飞船的实际运行, 同时还会干扰导弹运载火箭的实际发射。而人为干扰源是人工装置以及机电等所产生的干扰, 有些是用来进行电磁能量发射的相关装置, 被统称为有意发射干扰源, 还有的属于无意发射干扰源, 主要包含医用射频设备以及家用电器等。

2 对电磁干扰对用电信息采集成功率影响的传播途径进行一定分析

2.1 分析传导耦合方式

传导传输应该在敏感器以及干扰源之间存在相对比较完整的电路连接, 沿着该连接电路, 干扰信号会传递到敏感器当中, 进而发生干扰的现象, 该传输电路主要有导线、电容、互感元件、公共阻抗等。

2.2 分析辐射耦合方式

通常来讲, 比较常见的辐射耦合有三种, 具体为:第一种是甲天线所发射出来的电磁波会被意外的被乙天线进行接受, 也就是天线对天线之间的耦合。第二种是空间电磁场经过导线感应而进行一定的耦合, 也就是场对线的耦合。第三种是两个平行导线的高频信号之间的感应, 也就是线与线的感应耦合。

3 对用电信息采集系统进行一定分析

通常来讲, 电力用户信息采集系统指的主要是对相关的电力用户用电信息实施采集以及实时监控的一种系统, 属于智能电网建设过程当中的一个非常关键的内容。该系统利用现代化的手段, 进而来有效实现用电信息自动以及远程的采集, 并有效控制大客户的负荷, 进而来有效保证抄表以及市场的有效管理, 提供数据方面的支持。

4 对电磁干扰影响用电信息采集成功率的基本原理进行一定分析

电磁干扰影响用电信息采集成功率是指载波通信在相关的低电压线路上进行一定的传输, 但是, 在电力线介质上会对大量的电气设备以及电力设备进行连接, 这些设备会在一定程度上影响电力线介质当中传输的通信信号, 比如功率相对比较大的电机以及变频空调等。

5 对抑制电磁干扰对用电信息采集成功率影响的措施进行一定分析

5.1 抑制开关方法

一般情况下, 传导干扰可以大体分为差模干扰以及共模干扰, 因为存在着寄生参数和开关电源当中的高频开通以及关断, 在具体的输入端, 开关电源会产生非常大的差模干扰以及共模干扰。

按照共模干扰所产生的具体原理, 能够运用下面几种抑制的方法:第一, 对电路元器件进行优化布置, 尽可能的减少寄生以及糯合的相关电容。第二, 对开关的实际开通时间以及关断时间进行一定的延缓, 然而, 这样的要求不符合开关电源高频化的未来趋势。第三, 尽可能运用缓冲电路。变换器当中所存在的电流在高频下进行开关方面的变化, 进而在滤波的输出以及输入电容上会产生非常高的干扰电压, 进而会产生常模干扰, 因此, 应该尽可能的选择质量相对比较高的滤波电容来对常模干扰进行有效的降低。

需要特别注意的是, 支路不同, 那么就会产生不同的电流相位, 这会关系到磁场的计算。相位出现不同, 主要有两个方面的原因, 第一个原因是干扰从开始的干扰源一直传播到测量点会存在着时延作用, 第二个原因是元器件存在着不同特性。

5.2 有效控制调制频率

通常来讲, 干扰的变化依据是开关频率, 干扰的相关能量会在离散的开关频率点上进行集中, 因此, 很难对抑制电磁干扰的相关要求进行有效的满足。经过在非常宽的频带上分布开关信号的能量调制, 会出现非常多的分立边频带, 进而展开干扰频谱, 之后干扰能量被分为小份在分立频段上进行有效的分布, 实现相关的要求与标准。这就是调制频率控制的基本原理, 进而来有效抑制电磁干扰。

开始时, 人们比较常用的是随机频率控制, 基本思想是在相关的控制电路当中增加随机扰动分量, 导致开关间隔不规则性的变化。会造成开关噪声频谱从之前的离散噪声变为连续以及分布的噪声, 会降低其峰值。实际的办法是, 根据脉冲发生器来产生不同的脉冲, 之后再和电压放大器产生误差信号, 最终产生控制方面的信号。

5.3 有效利用屏蔽技术来对电磁干扰进行减少

为了对电磁波产生的辐射以及传导所产生的噪声电流进行有效抑制, 应该采用屏蔽电缆, 进而来有效提升用电信息采集的成功率。屏蔽层当中的电导应该保证是每相导线芯的电导线的十分之一, 并且还应该保证屏蔽层接地的可靠性。对于控制电缆来讲, 应该尽可能的运用屏蔽电缆, 模拟信号的实际传输线需要运用双屏蔽的双绞线, 模拟信号的不同, 需要进行独立性的走线, 形成各自的屏蔽层。

6 结束语

用户用电信息采集成功率以及准确性能够在很大程度上衡量用电信息采集系统建设的完整性。根据用电信息采集率不高的现象, 需要采取相关的措施, 有效降低电磁干扰对用户用电信息采集成功率的影响, 有效保证用电信息采集系统各项功能的充分发挥, 确保该系统的高效运行, 进而有效促进电力市场营销的信息化。

摘要：随着科技技术在供电企业内部的逐步应用, 用电信息采集在一定程度缓解了供电企业在对客户用电抄表方面的工作压力, 然而, 在其正常的运行过程中, 有着运行时间短以及实践经验少的缺点, 这会严重影响用电信息采集的成功率。本文主要分析电磁干扰对用电信息采集成功率所造成的影响, 并提出有效措施。

关键词：电磁干扰,用电信息采集成功率,影响

参考文献

[1]胡江溢, 祝恩国, 杜新纲, 杜蜀薇.用电信息采集系统应用现状及发展趋势[J].电力系统自动化, 2014, 02:131-135.

[2]张晓, 余占清, 罗兵, 王绍安, 蔡汉生, 黄莹.雷电脉冲电磁场对电站敏感设备的电磁干扰[J].高电压技术, 2014, 06:1696-1702.

[3]肖芳, 孙力.功率变换器IGBT开关模块的传导电磁干扰预测[J].中国电机工程学报, 2012, 33:157-164+189.

电磁辐射功率 篇7

功率放大器是磁悬浮轴承控制系统中非常重要的一部分,它提供线圈足够的电流来产生需要的电磁力,其性能不仅决定磁悬浮轴承能否实现稳定悬浮,也影响系统的承载能力和动态性能。电磁轴承系统在早期多采用线性功率放大器,由于线性功放的效率较低、体积相对较大、功率适应范围小等不足,现在电磁轴承系统中几乎都采用效率高、动态特性好的开关功率放大器[1]。

较早的磁悬浮轴承开关功放大都采用两态调制技术,存在电流纹波大、动态特性受限等缺点,而三态调制技术能有效地降低电流纹波,减小电磁噪声,同时减小了线圈的铜损耗,此外还有利于提高开关功放的电流响应速度和控制力响应速度,进而提高系统的整体性能。因此三态功率放大器是近来研究较多的一种控制方式[1,2,3,4,5,6,7,8,9]。

功率放大器的两个主要指标,一个是电流跟踪动态特性,另一个是输出电流纹波大小。本文针对三态控制调制技术的优势,提出了比较-PWM控制调制技术,其上管驱动采用PWM占空比可调的控制,下管驱动采用比较输出的控制,设计了一种用于电磁轴承的三态功率放大器,实现了三态工作方式,控制由模拟电路组成,结构简单,能够实现线圈的低纹波电流输出,同时具有较好的动态特性。

1 三态功率放大器的设计

所设计及研究的三态功率放大器的主回路如图1所示。Q1和Q2为功率MOSFET管,D1和D2为功率快恢复二极管,电解电容E1和无感电容C1为支撑母线电压和吸收功率管尖峰的作用,Rm为电磁轴承线圈的电阻,Lm为电磁轴承线圈的电感,电流互感器串联在回路中用于采样电感电流。

1.1 三态功率放大器的工作原理[1,3,7]

基于三态控制的功率放大器有3 种工作状态:充电状态、续流状态和放电状态。1)充电状态的原理图如图2 所示。功率开关管Q1和Q2同时开通,功率快恢复二极管D1和D2同时关断,线圈电流增大,忽略功率管的导通压降,线圈两端电压为电源电压。其回路为Q1,电流互感器,Rm,Lm和Q2的充电状态。2)续流状态的原理图如图3所示。功率开关管Q1开通,Q2关断,功率快恢复二极管D2开通,D1关断,线圈电流沿同方向续流。其回路为D2,电流互感器,Rm,Lm和Q2的续流状态。3)放电状态的原理图如图4所示。功率开关管Q1和Q2同时关断,功率快恢复二极管D1和D2同时开通,线圈电流减小,忽略二极管的导通压降,电源电压反向加载于线圈两端。其回路为D2,电流互感器,Rm,Lm和D1的放电状态。通过3 种工作状态之间的切换,使得线圈中的电流跟踪给定电流的变化,实现功率放大的目的。

1.2 三态功率放大器的电路实现

控制调节电路、脉冲调制电路和隔离驱动电路组成了三态功率放大的控制调制方法,其中,比较-PWM控制调节电路包括信号调理电路、PI调节电路、比较电路和PWM调节器,控制框图如图5所示。

比较控制调节的电路图如图6所示。电流给定信号经滤波调理后得到IGB信号,电阻R41、电阻R42、电阻R43和运放实现给定信号1/100 的抬升,然后经滤波电路和运放通过电阻R48接到比较器的同相输入端,电流反馈信号经信号调理电路得到IFB信号,再经电阻R49接到比较器的反相输入端,比较后的高低电平为脉冲电压驱动方波信号G2。

PWM控制调节的电路图如图7 所示。电流反馈信号经信号调理电路得到IFA信号,电流给定经滤波调理后得到IGA信号,两者经高噪声抑制比、高精度运放及PI调节器得到误差信号EO1。PWM调节器将误差信号与内部的载波进行比较得到占空比可调的脉冲电压驱动方波信号G1。

脉冲电压驱动方波信号G1和G2,经脉冲调制电路和隔离驱动电路得到DRV1_G,DRV1_E和DRV2_G,DRV2_E,分别来直接驱动半桥主回路中功率管Q1和Q2的开通与关断,从而达到控制电磁轴承线圈电流的目的。

2 实验

设计制造了一套为10 自由度磁悬浮轴承提供驱动的三态功率放大器。该系统共需10 个功率放大器向10 个自由度的电磁线圈供电。其每个功率放大器的技术指标为:直流母线电压300 V,最大输出电流30 A,线圈电感10 m H,线圈电阻小于1 Ω。其中电流即可为正弦峰值电流30 A,频率为0.1 Hz~1 k Hz,也可为直流30 A。

测试仪器:数字示波器为MS03014,示波器探头P6139A,高压差分探头P5205,可编程大功率交直流电源MX30-3PI-400-LF-SNK,函数信号发生器AFG3022B。

按照输入电压与输出电流的变比为3 A/V,电流传感器LAH-50NP的转换比为2 000∶1。CH1为电流给定通道,CH2为电流反馈通道,CH3为驱动DRV1_G,CH4为驱动DRV2_G。图8为给定端加入直流偏置5 V,交流分量幅值为2.7 V、频率0.1 Hz的正弦波,可知功率放大器的输出电流23 A;图9为给定端加入直流偏置5 V,交流分量幅值2.7 V、频率100 Hz的正弦波,可知功率放大器的输出电流23 A;图10、图11 为给定端加入直流偏置5 V,交流分量幅值0.5 V、频率分别为0.1 Hz,1 000 Hz的正弦波,可知功率放大器的输出电流为16.5 A;图12 为功率放大器的驱动波形。

从图8和图9可以看出,输出电流纹波小、电流信号失真较小,输出电流能快速跟踪输入信号的变化,有较好的跟踪特性和稳态特性。从图10和图11 可以看出,从低频到高频波形比较稳定,而且纹波很小,反应了动态特性和稳态特性好并且具有很高的带宽。从图12可以看出,磁功率放大器能够实现三态工作方式。

3 结论

本文设计了一款用于电磁轴承的三态功率放大器,详细地分析了其工作原理,并进行了关键性电路的原理图设计。试验结果表明,采用提出的比较-PWM控制调制技术,上管驱动采用PWM占空比可调的控制,下管驱动采用比较输出的控制,能够实现三态工作方式,减小输出电流纹波,同时具有较好的动态特性、跟随特性和稳态特性,对电磁轴承用三态功率放大器的设计制作有一定的指导意义。

参考文献

[1]王军,徐龙祥.磁悬浮轴承开关功率放大器系统建模及控制研究[J].中国机械工程,2010,21(4):477-481.

[2]李冰,邓智泉,严仰光.磁轴承三态开关功率放大器的电流模式控制[J].电力电子技术,2003,37(4):52-55.

[3]臧晓敏,王晓琳,仇志坚,等.磁轴承开关功放中电流三态调制技术的研究[J].中国电机工程学报,2004,24(9):167-172.

[4]翟小飞,刘德志,欧阳斌,等.对称PWM减小H半桥型开关功放电流纹波的新方法[J].电力自动化设备,2011,31(2):58-61.

[5]徐春广,武涵,吕冬名,等.磁轴承三态脉宽调制开关功放设计研究[J].微计算机信息,2009,25(6):258-259.

[6]周丹,祝长生.一种电磁轴承用三电平PWM开关功率放大器的失效机制[J].中国电机工程学报,2010,30(36):103-110.

[7]张丹红,董瑞,刘开培,等.一种应用于主动磁轴承控制的三态功放设计[J].电力电子技术,2006,40(3):112-114.

[8]董建磊,王军闯.磁悬浮推力轴承三电平PWM开关功率放大器设计[J].电工电气,2009(2):12-14.

电磁辐射功率 篇8

1 一种小型大功率长寿命继电器的研发

在现有小型大功率电磁继电器技术中,根据防护等级不同,可将继电器分为塑封继电器、防尘罩继电器和敞开继电器,其中防尘罩继电器和敞开继电器均为非塑封型电磁继电器。现有一种非塑封型电磁继电器,如图1所示,外壳上设置有通孔,能够释放继电器使用过程中内部由于温升产生的气体和触点切换负载过程中产生的热量,极大地提高继电器的电气寿命。但因顶部的通孔可以与外界进行气体交换,不适合用于潮湿、有水滴的场合。

为了防止助焊剂、水、保型剂等液体进入继电器内部,导致继电器输入端、输出端之间或触点之间短路、绝缘下降,还有另一种塑封型电磁继电器,如图2所示,采用封胶的方法,将支承系统、磁路系统和接触系统等继电器部分密封在外壳内。这使得继电器在工作过程中,由于温升导致塑料件挥发出的有机气体、热量无法排出,有机气体在电弧作用下分解,析出碳化合物,从而增大继电器发生故障的概率,降低寿命。要保证继电器的密封性,并不易实现,且效率不高。针对上述技术现状进行深入思考,如果具有一种特殊的防水透气结构,其能够防止水滴等液体流入继电器内部,同时能够有效地排出在继电器工作过程中内部产生的气体,那么就可以确保继电器在潮湿环境下有足够长的电气寿命。由此可见只有在分析和理解产品结构的目的和功能之后进行创新,使得同样的目的和功能在其它结构上实现,才能将之替代。下面分别详细描述。

结构上,主要将继电器结构分成外壳和继电器部分两个部分组成。

1)继电器部分包括支承系统、磁路系统和接触系统,如图3所示。

2)外壳上设置一个内外相通的气孔,通过对孔的路径进行特别设置,以达到防止外部水(液体)进入继电器内部,同时可以将继电器内部的气体排出外部,如图4所示。图5为继电器外壳上的防水透气结构剖切图。

在外壳相互垂直的两个面上分别设置有两个孔,其中顶部的孔采用环氧树脂胶密封,防止液体渗漏进入继电器内部;在继电器内部产生的气体、热量可通过侧面的孔排出外部,有效地提高继电器电寿命、接触可靠性。而且继电器外部的水等液体在除特殊角度外,无法通过侧面的孔流入内部。

该防水透气结构同时还考虑了模具可实现性和加工工艺性:外壳两个孔是相通的,只需要模具上简单地碰穿即可实现;顶部的孔采用机器自动点胶,保证密封的效果和一致性,且生产效率高。

上述创新方案采用了特殊的防水透气结构,继电器内部的气体可以通过防水透气孔排出,能够有效地释放继电器内部由于温升产生的气体和触点切换负载过程中产生的热量,极大地提高继电器的电寿命;同时在继电器的安装方向,水等液体无法从继电器外部的孔流入内部。该结构创新已申请并获得了专利授权,专利号和名称为:ZL200720008290.X《一种电磁继电器的防水透气结构》。

2 结语