基于场线路耦合的高压电子系统电磁干扰建模与仿真

论文摘要

在高压电子系统的有限空间中,电容放电工况下产生的瞬态大电流必然会通过空间辐射以及传导耦合的形式对自身,特别是低压敏感电路产生极大电磁干扰,因此其电磁兼容问题相比一般设备更为突出。为了对某型高压电子系统在产品测试与论证阶段出现的电磁兼容问题进行预测及解决,本文对其展开了基于场线路耦合的电磁干扰建模与仿真研究,主要工作内容如下:(1)系统电磁干扰场线路耦合仿真。基于对高压电子系统电磁干扰的原理分析,通过对耦合仿真方法的确定,利用商用电磁仿真软件CST建立了系统电磁干扰的场线路耦合仿真模型,包括激励源信号的建模与特性分析、系统无源结构模型的建立以及电磁干扰耦合仿真有源电路模型的建立。在确定了仿真任务所需的数值模拟方法后,开展了场线路多耦合下的仿真计算,预测了系统辐射与传导电磁干扰水平。(2)关键电路受扰分析与仿真。基于设计工作室中的CST DESIGN STUDIO block提出了一种分级电路联合仿真方法,该方法的准确性通过一个平面波照射下的单根线缆算例得以验证。根据串扰传播路径的分析,应用该方法于高压电子系统,选取其电源转换电路作为子电路建立了联合仿真电路模型,研究了系统地线间串扰影响下的关键电路受扰输出,并与传统的各级电路独立仿真的计算结果和时长进行对比,验证了联合仿真方法的高效性。(3)地线串扰特性与抑制方法研究。基于频域多导体传输线方程,利用模量解耦与链参数矩阵级联推导了弯曲非均匀线缆的串扰耦合计算模型。利用该模型分析了线缆离地高度、线间夹角、线缆间距以及线缆弯曲程度对线间串扰的影响,并通过串扰耦合实验对所提出的模型与所得规律进行了验证。通过对串扰特性的分析,针对系统对象的特点,从改变系统地线布线方式以及对接收端进行滤波处理两个角度出发研究了电磁干扰的抑制措施,并通过仿真结果的对比验证了所提措施的有效性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 电磁兼容仿真技术研究现状
•     1.2.2 线缆串扰特性及抑制研究现状
•   1.3 论文的研究内容及创新点
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 创新点
•   1.4 论文的结构安排
• 第二章 高压电子系统电磁干扰原理分析
•   2.1 系统结构及工作原理
•   2.2 系统电磁干扰原理分析
•     2.2.1 干扰源
•     2.2.2 干扰耦合路径
•     2.2.3 敏感设备
•   2.3 本章小结
• 第三章 高压电子系统电磁干扰场线路耦合仿真
•   3.1 场线路耦合仿真方法分析
•     3.1.1 仿真软件对比介绍
•     3.1.2 仿真关键流程
•   3.2 系统电磁干扰场线路耦合仿真模型建立
•     3.2.1 激励源获取及特性分析
•     3.2.2 系统无源结构模型的建立
•     3.2.3 EMI耦合仿真有源电路模型的建立
•   3.3 数值模拟方法及结果分析
•     3.3.1 数值模拟方法分析
•     3.3.2 数值仿真结果分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 关键电路的受扰分析与仿真
•   4.1 子电路模块
•     4.1.1 信号叠加
•     4.1.2 阻抗匹配
•     4.1.3 案例验证
•   4.2 串扰传播路径分析
•   4.3 电路受扰仿真模型建立及结果分析
•     4.3.1 关键电路模型确定
•     4.3.2 联合仿真模型建立
•     4.3.3 电路扰动仿真结果及分析
•   4.4 仿真方法时效对比
•   4.5 本章小结
• 第五章 地线串扰特性与抑制方法研究
•   5.1 串扰耦合计算模型的建立
•     5.1.1 单位长度分布参数提取
•     5.1.2 非均匀线间串扰计算
•     5.1.3 数值算例验证
•   5.2 串扰特性分析及实验验证
•     5.2.1 串扰影响因素分析
•     5.2.2 实验验证
•   5.3 地线串扰抑制方法研究
•     5.3.1 改变地线布线
•     5.3.2 接收端滤波处理
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 本文总结
•   6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 阮琬玮

导师: 杜平安

关键词: 高压电子系统,电磁干扰,场线路耦合,串扰,干扰抑制

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 电子科技大学

基金: 中国工程物理研究院横向合作项目

分类号: O441

总页数: 84

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