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工学博士学位论文

固体继电器电磁兼容性分析方法研究

博士研究生: 徐乐
导师: 王淑娟教授
申请学位: 工学博士
学科: 电力电子与电力传动
所在单位: 电气工程及自动化学院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering

RESEARCH ON ANALYSIS METHOD OF
PATIBILITY OF
SOLID STATE RELAY

Candidate : Xu Le
Supervisor : Prof. Wang Shujuan
Academic Degree Applied for : Doctor of Engineering
Specialty : Power Electronics and
Electrical Drives
Affiliation : School of Electrical
Engineering and Automation
Date of Defence : June, 2011
Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
固体继电器是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关器件。它利用电
子元件的电、磁和光特性,可以无触点、无火花地接通和断开被控电路,具有
寿命长、灵敏度高、控制功率小、转换速度快等优点,广泛应用于工业、军
事、航空航天等领域中。
随着我国空间技术的迅速发展,国防武器装备集成化程度的提高,对固体
继电器的电磁兼容性能提出了更高的要求。目前,固体继电器的电磁兼容分析
仍以实验测试为主,发现问题后才采取补救措施,增大了产品开发成本和研发
周期,并且可供选择的噪声抑制、干扰防护手段有限,严重制约军用整机和武
器装备可靠性的提升。本文以某变压器耦合式直流固体继电器为研究对象,对
其电磁兼容性分析方法进行了深入研究,对电磁兼容技术从事后检测处理向预
先分析评估、预先检验和预先设计方向的发展具有重要的理论意义和实用价
值。
首先,本文提出了基于分立元件综合构建的固体继电器电磁兼容建模方
法。针对影响继电器电磁兼容性能的各关键元件,分别建立了电阻、电容、电
感等无源元件的高频模型;建立了基于集总电荷原理的功率二极管高频模型和
基于子电路建模方法的功率 MOSFET 高频模型,并采用遗传算法提取模型参
数;建立了考虑铁芯损耗和绕组铜耗的变压器高频模型,并采用实验测试法获
得模型参数;建立了继电器印刷线路板的三维有限元模型,并通过有限元软件
计算提取寄生参数。在此基础上,综合建立了该直流固体继电器的电磁