基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析

为了计算有孔金属屏蔽箱体的屏蔽效能,根据Robinson算法和电磁拓扑理论,提出了一种基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析方法,推导出了屏蔽箱体、孔逢、入射波等参数与屏蔽效能的关系式,并扩展到孔阵、偏心孔以及任意极化角的情形,分析了开孔形状、孔阵的孔间距、孔阵开孔面积以及开孔数量对屏蔽效能的影响。在0~2 GHz范围,对单孔和孔阵箱体的屏蔽效能进行仿真,并与Robinson算法以及CST仿真结果进行了对比,验证了方法的有效性。数值仿真结果表明:开孔面积不变时,开孔数量越多屏蔽效能越好;开孔数量不变时,开孔面积越小屏蔽效能越好;在开孔面积以及开孔数量都不变时,孔阵的孔间距越大屏蔽效能越好。     

双层腔体屏蔽效能随孔缝位置与数量变化规律研究

孔缝位置及数量会影响电磁波衍射,进而对双层腔体屏蔽效能产生重要影响。以中心位置携带单孔缝的双层腔体为研究对象,基于Robinson等效电路法与电磁拓扑理论,推导得到计算平面波辐照下双层腔体屏蔽效能的Baum-Liu-Tesche(BLT)方程。通过将偏心系数Cm与Robinson孔阵阻抗引入BLT方程,使修正后的BLT方程能计算含有任意孔缝位置与数量的双层腔体屏蔽效能。结果表明,双层腔体屏蔽效能随着内外层孔缝重合面积的减小而升高;当面积一定时,屏蔽效能随孔缝数量的增多而提高,然而,孔缝长度与波长相等时,屏蔽效能降低至极小值。BLT方程计算结果与CST仿真结果基本一致,并且计算时间极大幅度降低,证明修正后的BLT方程具有可靠性与快速性,为计算双层腔体屏蔽效能提供了一种有效且快速的方法。     

考虑高次模的孔缝腔体屏蔽效能计算方法

针对现有孔缝腔体分析方法精度较差的缺点,在模式匹配法基础上,提出一种基于电磁拓扑理论的孔缝腔体屏蔽效能(SE)混合计算方法;该算法能快速准确地计算任意入射、任意极化平面波照射腔体以及任意位置开孔、双面开孔腔体的屏蔽效能。根据模式匹配法将腔体孔缝等效为不连续波导边界,通过求解耦合系数得到孔缝散射矩阵;然后采用电磁拓扑的方法分析孔缝腔体,绘制出物理模型的电磁拓扑信号流图,得到传播关系方程和散射关系方程;最后可获得腔体内任意点处的电压值,从而得到孔缝腔体内部屏蔽效能。通过将理论计算结果与CST仿真结果进行对比,验证了该混合方法在0~2 GHz范围内的计算结果明显优于Robinson等效电路法,且比CST占用的时间短、资源少。     

真空断路器控制板的屏蔽设计与仿真

利用AnsoftHFSS高频电磁仿真软件研究设计适用于10kV真空断路器控制板VSI-A001的电磁屏蔽箱体。根据国标GB9254--2008,设定激励源的频率段为30～230MHz,仿真分析屏蔽箱体的结构对屏蔽效能的影响：当屏蔽箱体的厚度（0．1—1mm）为0．7mm时,屏蔽效能最大;圆角矩形孔比直角矩形孔的屏蔽效能强;大规模圆孔阵列屏蔽效能优于其他形式的孔洞分布。本文所设计的屏蔽箱体的屏蔽效能达到30dB（GB9254--2008的B级标准）。结果证明。电磁屏蔽箱体的厚度与电磁屏蔽效能并非严格单调递增关系,而是以多极值点呈现;电场辐射方向与屏蔽箱体表面的孔缝决定了最终的屏蔽效能,只有当孔缝能让屏蔽箱体表面的感应电流更加顺利流过,才能使屏蔽效能最大。     

内置介质板的开孔箱体屏蔽效能电磁拓扑模型

针对内置介质板的开孔矩形金属箱体的特点,基于电磁拓扑(EMT)理论和BLT方程,建立任意平面波照射下箱体屏蔽效能的EMT模型,推导近似计算解析式,并分析介质板的厚度、材料和位置及平面波的极化角和入射角等因素对屏蔽效能的影响。结果表明:加装介质板可有效抑制箱体谐振,显著提高谐振点附近的屏蔽效能,但对远离谐振点频域的屏蔽效能影响不大;介质板厚度越大,屏蔽效能越高;不同谐振点处存在最佳电导率和最佳相对介电常数,使得谐振的抑制作用最强,屏蔽效能最高;介质板置于箱体前端比后端屏蔽效能高;不同谐振点处屏蔽效能的最大值在不同的介质板位置处取得;平面波的极化角越大,入射方位角越大,仰角越小,屏蔽效能越高。计算结果与仿真结果一致,证明了该文建立的EMT模型的有效性。该方法较等效传输线法(TLM)计算精度更高,尤其是在高频范围;较数值方法和全波仿真计算方法速度更快。该文工作对屏蔽箱体的设计具有指导意义。     

一款分离脱落电连接器电磁屏蔽效能设计

本文介绍了一款分离脱落电连接器的电磁屏蔽效能的设计、仿真和测试。脱落连接器的电磁屏蔽效能要求不小于30 dB,首先通过理论分析确定脱落电连接器的结构设计;再介绍电磁屏蔽效能计算方法,并使用CST仿真软件进行电磁屏蔽效能仿真;最后实测样品,通过测试来验证连接器电磁屏蔽效能的设计合理性。测试结果显示,该连接器在2MHz-18GHz频率范围内多个频点的电磁屏蔽效能值在41.8-89.8 dB之间,能够满足技术要求。     

光电系统监测设备电磁屏蔽设计的系统法研究

某光电系统中监测设备需要满足GJB 151A-1997中陆军平台的电磁兼容指标要求,但在标准测试中,电场辐射测试结果超出RE102标准要求,为解决此问题,提出了监测设备的电场屏蔽系统设计方法,设计了电磁屏蔽结构并实施。首先,阐述了监测设备的RE102标准测试方法及测试结果。其次,在分析测试结果的基础上,提出了电磁屏蔽设计的技术指标,并从电磁兼容的系统设计法角度,提出了监测设备电磁屏蔽预设计的方法。最终,结合电磁屏蔽理论,对屏蔽箱体进行了设计,确定了箱体的材料、厚度及结构。针对孔缝等电磁屏蔽不连续结构,采用理论计算方法,在10kHz~30MHz频段内进行了屏蔽效能计算,分析了屏蔽加固的必要性,并对必须采用屏蔽加固措施的缝结构进行了设计。实验结果表明,施加电磁屏蔽措施后,监测设备通过RE102标准测试,且在305kHz频率处屏蔽效能为23.58dB,满足屏蔽设计指标要求。     

开有介质封堵环状孔缝的双金属腔体屏蔽效能的解析研究

利用介质材料对屏蔽体中存在的开孔以及孔缝进行封堵,可显著提高金属腔体的屏蔽效能,保护其内部的关键设备,然而数值计算方法解决此类复杂问题效率比较低。针对复杂屏蔽体中开有介质封堵的环状孔缝的实际情况,给出平面波照射下计算双金属腔体屏蔽效能的解析模型。首先,根据平面波垂直入射无限大导体的边界条件,并基于腔体的并矢格林函数推导出外部电磁场通过环状孔缝透射到屏蔽体内部的电磁场分量,从而计算目标点的屏蔽效能。其次,利用该模型分析屏蔽体中环状孔缝厚度、导电材料电导率、目标点位置及环状孔缝位置和缝隙宽度对屏蔽效能的影响。计算结果与全波仿真软件CST仿真结果的对比证实了所建解析模型的有效性,为开有环状孔缝的复杂金属屏蔽体的屏蔽问题提供了一种可靠有效的参考。     

飞机电缆雷电间接效应的耦合特性仿真研究

为降低雷电间接效应危害,提高飞行安全性,针对雷电对机身内部电缆雷电感应耦合的影响,采用基于有限元积分与传输线矩阵法的电磁仿真软件CST对飞机内部电缆进行雷电流脉冲仿真研究,分析在雷电流分量A作用下不同布局电缆感应电压和感应电流耦合情况。仿真结果表明,内部电缆感应电压和感应电流受电缆布局影响较大,且非屏蔽电缆和屏蔽电缆上的感应电压具有明显差异,随着飞机内部非屏蔽电缆与机身蒙皮间距离的增大,非屏蔽电缆感应电压呈线性增长。     

基于电磁拓扑和有限元理论的固体继电器辐射敏感性分析

固体继电器工作在复杂电磁环境中时,外界辐射干扰通过继电器线缆和屏蔽壳上的孔缝进入装置内部,从而对内部敏感电路产生影响,严重时会引起继电器的失效.以某型号直流同体继电器为研究对象,采用电磁拓扑理论分析了平面电磁波通过继电器引线进入内部的线缆耦合和通过屏蔽壳孔缝进入内部的孔缝耦合,将辐射干扰转化为作用于内部电路的等效干扰源,通过求解BLT方程获得内部引脚端部的响应.采用全波有限元仿真软件Ansoft HFSS建立固体继电器的三维有限元模型,仿真结果与电磁拓扑方法的计算结果吻合良好.进一步分析了外接引线长度和屏蔽壳孔缝尺寸对崮体继电器辐射敏感性能的影响.所提的固体继电器辐射敏感性分析方法可为继电器的电磁兼容性能分析与预测提供参考.     

变电站刀闸操作产生电磁干扰及对保护影响的测量

该文对运行中500 kV变电站隔离刀闸操作过程中产生的电磁干扰及其对二次回路、保护影响进行了现场测量。本次测量使用数字存储示波器对干扰进行了记录。测量项目包括隔离刀闸切合母线在二次回路上产生电磁干扰的实际水平、特点等。对测量数据进行分析获得了电磁干扰的一些重要特征。为变电站电磁干扰分析以及保护防护研究提供了一些有意义的数据。     

几何绕射理论在电磁兼容中的应用

在对电子设备间电磁兼容状况进行预测时,设备间距离往往很近,相互间很少存在直线照射的情况.干扰源发出的电磁波往往通过舰体表面爬行至被干扰设备,这就需要对干扰源发射的电磁波在被干扰设备处的绕射场分布情况进行分析,以便分析被干扰设备的受干扰情况.利用几何绕射理论中的典型模型,建立了干扰源的绕射场分布模型.特别仿真了阵列天线的绕射场分布情况,与实测数据进行了对比,达到了预测效果.研究可为分析设备间的受干扰程度提供理论依据.     

混沌理论在电力电子装置中的应用

在对混沌理论进行数学描述并给出基本概念的基础上,介绍了混沌理论用于电力电子装置系统设计及其稳定性控制,电力电子装置信号检测、故障处理与诊断,电力电子装置抑制电磁干扰(electro magnetic interference,EMI)和改善电磁兼容性(electro magnetic compatibility,EMC)3个主要方面的应用动态和研究成果,指出了混沌理论在未来电力电子装置中的应用需深入研究的发展方向。     

线缆集总等效电磁干扰源测量模型研究

复杂电磁场激励下线缆终端的响应很难通过数值计算的方法准确获得。基于场线耦合理论,提出了线缆的集总等效电磁干扰源的测量模型。根据集总等效源与终端负载无关的性质,得到这一激励下的线缆终端的集总等效源,为分析和研究相同外场激励不同终端负载下的终端响应提供了条件。利用两线架空线模型,通过理论分析验证了该模型的有效性,并研究了终端含有动态元件网络的电磁干扰问题,该模型分析结果与时域有限差分法得到的瞬态时域结果波形和幅值均一致。应用该方法获得了两线串扰问题的集总等效源,并通过计算获得了不同端部负载下的电压响应,计算结果与实验结果误差≤8%。准确地获得电磁干扰等效源,通过建立抑制元件的宽频模型,可以系统地研究抑制措施的抑制效能。     

基于Bayes理论的电磁继电器失效率等级验证试验方案

现有的GJB 65B-99电磁继电器失效率等级验证试验方案是采用经典概率方法制定的,工作量相当大.利用电磁继电器的历史试验数据和工程应用的先验信息,分别给出在不同的先验信息量的情况下,电磁继电器失效率等级初级鉴定和升级鉴定抽样方案,以及失效率等级鉴定的维持抽样方案,成功地达到减少试验工作量的目的.     

利用电磁暂态分析软件实现Taylor模型的方法研究

常用电磁暂态分析软件,如ATP-EMTP,PSpice等,具有多种电力元件模型,部分还具有传输线的分布参数模型,然而,它们都不能直接研究场-线耦合问题,而场-线耦合传输线模型能完成这项工作,但是无法利用现有电磁暂态软件直接实现它们,Taylor模型是其中常用的一种。为了利用内含分布参数传输线模型的电磁暂态分析软件实现Taylor模型,基于电路理论推导了Taylor模型新型等效电路,使之符合ATP-EMTP等电磁暂态分析软件的分布参数传输线建模特点。分别利用ATP-EMTP软件基于所推导的Taylor模型等效电路,以及Matlab软件基于Fourier变换和逆变换方法,对算例给出的传输线耦合外场的电磁暂态响应进行了计算,结果表明2种方法计算结果较符合,证明所推导的Taylor模型等效电路是正确的,可以利用电磁暂态软件ATP-EMTP对其进行建模。该研究结果的应用可降低场-线耦合研究的复杂度。     

基于改进模糊AHP的电磁环网解环方案评估

电磁环网解环方案评估能够辅助运行人员确定最优解环方案,为电网的规划与建设提供重要的决策参考。介绍了模糊层次分析法的基本原理,在构建一组反映解环方案优劣的指标集的基础上,提出了一种基于改进模糊层次分析法的电磁环网解环方案评估方法。所提方法改进了模糊判断矩阵的一致性,综合了模糊理论和层次分析法二者的优点,既能将定性与定量分析有效结合,又考虑了专家决策的模糊性质,从而较为全面、客观、科学地评价解环方案的优劣。以鞍山电网实际系统为例,验证了所提方法的有效性。     

电能质量市场中电磁污染排放权分配的研究

电磁污染最优总量及排放权的最优分配是电磁污染管制的重要内容,属于博弈问题.本文对公共连接点内所有成员之间争取电磁污染排放权和良好电能质量的博弈行为进行了深入分析,确定了用户所能承受最高的排污收费单价和最高电能质量服务收费单价,并采用统一密封拍卖博弈模型使博弈参与者将他们能够承受的电磁污染排放权和电能质量服务的最高单价作为他们的投标价格;使电能质量监管部门确定的电磁污染排污总量将满足"利润最大化"条件,可以实现社会效益的最大化;并确定了排放权在市场参与者间满足"帕雷托最优"分配条件的贝叶斯Nash均衡点,该均衡点可以实现电磁资源和社会资源的优化分配.算例表明,本文所提出的电磁污染排放权总量的确定及分配方法是可行而有效的.     

Simplified dipole concept for the assessment of transient electromagnetic field in the vicinity of grounding grid

The objective of this work is to provide a simplified model to analyse the electromagnetic emission of the grounding grid thus enabling engineers to perform parametric studies rapidly without greater loss of accuracy. The proposed approach is based on the use of the transmission line theory and the concept of dipole radiation in the presence of a lossy half‐space including the Sommerfeld integral approach. The model proposes to determine the electromagnetic fields (soil and air) and current distribution in a grounding system. The proposed model is described and illustrated with applications. The limitations and advantages are also discussed and compared against antenna theory counter parts. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于数值电磁场仿真计算的电力杆塔雷击浪涌响应研究

在分析天线电磁场理论的基础上,利用由该理论建立的数值电磁场仿真程序,计算了电力输电线路杆塔浪涌响应,并与传输线理论计算的浪涌响应进行了对比,证明采用数值电磁场方法计算杆塔雷击浪涌响应是可行的,可以用来计算雷击杆塔时架空线路上的感应过电压值。