机电控制装置在强电磁辐射作用下敏感性分析

发布时间：2020-04-16 09:40

【摘要】：机电系统获得广泛的应用,在各个领域都具有举足轻重的地位。随着科学技术的发展,机电系统所处的电磁环境也日趋复杂,特别是各个军事强国电磁脉冲武器的发展和完善,机电系统的核心设备-控制装置面临很大威胁。尤其是现在机电控制装置的高频化发展的大趋势,在自身提高效率的同时,对电磁脉冲也变得更为敏感。强电磁脉冲能量进入机电控制装置主要是通过后门耦合,目前国内外的相关研究主要集中在其强大能量对电子设备中电路或器件损伤阈值的研究,在干扰方面则主要集中在射频的传输链路和计算机中集成电路的影响,在复杂电磁环境下对桥式驱动电路敏感性的研究则比较少见。机电控制装置中设备和元器件众多,在复杂电磁环境中,应分析“关键少数”。本文选取机电控制系统中较为典型的伺服系统和开关电源为例,分析其中的传感器、桥式电路的在复杂电磁环境下的敏感机理,并以某典型方舱为例,建立了后门耦合的拓扑屏蔽图和干扰序列图,找出了伺服系统的薄弱环节。不同的强电磁脉冲辐照环境,对机电控制装置的威胁等级也是不同的。本文分析了机电控制装置的电磁特性,研究了控制驱动信号、开关管噪声、电机等发射源的发射特性及其发射回路,结合不同强电磁脉冲的能量频谱,通过互易性定理,确定了不同强电磁脉冲对机电控制装置的威胁等级。强电磁脉冲干扰桥式电路诱发开关管出现同桥臂直通的研究。针对强电磁脉冲对开关电源和电机逆变器中的桥式驱动电路的影响,本文通过强电磁脉冲对线缆耦合能量的计算以及相关标准中的规定,得出其时域的电压和电流波形,结合MOSFET开关管的模型,详细推导了相关计算公式,明确了强电磁脉冲对开关管误触发的机理,并在saber软件中得到了很好的验证。
【图文】：

照片,戴尔,军工,集团公司

2(a)系统测试现场 (b)微波武器系统照片 (c)微波辐射脉冲测量结果图1.1 德国戴尔军工装备集团公司研制的 DS11 系统综上所述，复杂的电磁环境尤其是以打击机电装置为目标的电磁脉冲武器对机电系统构成严重威胁，，在其作用范围内的大量电子设备将无法幸免，最终将导致整个大系统机动性丧失。然而目前针对强脉冲的防护技术并不成熟，作为机电系统的关键和核心部件，对机电控制装置电磁敏感特性展开研究具有重要的现实意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状在国外针对电磁脉冲的研究起步是非常早的，从上个世纪 60 年代高空核爆发现强电磁脉冲巨大的威力开始，相关国家就已经开始了将强电磁脉冲作为武器的研究。在研究武器的同时，也十分重视武器装备的电磁防护能力和加固技术的发展。早在上个世纪七十年代末期

调制法,调制波,信号频率,SPWM控制

第三章不同环境下机电控制装置的敏感威胁等级分析23图3.1 调制法生成的 SPWM 控制信号通常载波信号频率用 fc表示，它也是开关管的开关频率；调制波信号频率用 fr表示，它就是我们所希望得到的输出信号频率。3.2.2 PWM 谐波分析对三相电机的相电压进行谐波分析。三相电机的线电压只是在相位上各相差 120°，其它地方并没有区别，因此，只需要分析线电压中的一相即可。设 UAO是电机的 A 相电压，UBO是 B 相电压，则线电压 UAB=UAO-UBO。设 Ud是驱动电源电压，Ur是调制波最大电压
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH-39

【参考文献】