非线性负载简化模型及其应用

为实现复杂网络电磁脉冲（electromagnetic pulse，EMP）耦合分析，针对非线性负载引起的分析效率和收敛性问题，提出了非线性负载精简建模方法，即将多项式表示的非线性关系用压控元件代替，指定器件动作时间表示开关响应时间，忽略温度等不必要参数，减少模型元器件个数等.采用该方法建立了气体放电管（gas discharge tube，GDT）和金属氧化物变阻器（metal oxide varistors，MOV）的精简SPICE（simulation program with integrated circuit emphasis）模型，并且用3种不同类型的脉冲激励端接非线性负载的传输线，进行了收敛性和仿真效率分析.结果表明，GDT和MOV的简化模型能够很好收敛，MOV的模型分析效率提高约30%，GDT的模型分析效率稍有劣化，但完全避免了理想开关元器件的使用，与实际器件的工作原理一致.这些建模方法具有较强的普适性，可以移植到其他非线性负载的建模上，例如与线缆耦合的精简计算模型相结合，从而提高超大系统的电磁兼容（electromagnetic compatibility，EMC）设计与评估效率.