基于时域有限差分网格生成改进算法的混响室简便计算方法

为解决时域有限差分(FDTD)方法中零厚度平面的剖分问题,实现对有损混响室的快速简便数值计算,提出了一种基于三角面元的FDTD网格剖分改进算法,并将混响室的缝隙泄露、趋肤效应等导致的损耗等效为混响室内空间介质损耗,将混响室内搅拌器与腔体壁均等价为无厚度的理想电导体,结合FDTD网格剖分算法建立有损混响室简便模型,采用三维旋转矩阵实现搅拌器的步进。从混响室的储能和统计均匀特性着手,对仿真和实测得到的归一化场强和品质因数进行对比,并采用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验的方法考察仿真结果、实测结果与其相应的理论值的归一化电场强度累积分布函数(CDF)曲线拟合度,检验结果均接受了原假设,且大部分P值均高于0.5,验证了所建简化混响室模型的正确性。     

时域有限差分总场吸收边界条件的计算与验证

时域有限差分总场吸收边界条件适用于电磁场总场的计算。与传统散射场的吸收边界条件的表达式不一样 ,此时 ,时域有限差分处理的电磁场是入射场和障碍物散射场的和 ,即总场 ,已经不需要把计算区域分为总场和散射场。入射源直接加在吸收边界上 ,在其上进行边界处理 ,省去连接边界 ,这样逻辑上易于理解 ,编程简单 ,计算速度快。本文推导出总场吸收边界条件公式 ,并用一个三维例子 ,把总场和散射场吸收边界条件的结果进行了对比 ,以验证其正确性     

混响室校准测试

混响室用于辐射干扰测试,以其造价便宜、测试重复性好等优点越来越受到广泛的重视,深入开展混响室的优化设计、测试方法、统计理论等方面的研究,可为更规范应用混响室测试方法提供科学的依据。为研究混响室在使用之前需要进行的校准测试,以评估其性能,并获得几个重要的校准参数,利用清华大学建造的混响室,从场均匀性,天线校准系数,品质因数等方面评价空腔混响室的性能。进行4次测试的结果表明设计的混响室品质因数高,电场均匀性良好。测试的重复性非常好,建造的混响室能够很好的用于电磁兼容测试。     

传输线馈电的混响室时域仿真与实验验证

归一化场强是对混响室仿真结果进行实验验证的重要参量,而品质因数是表征混响室性能的关键指标。为了简化归一化场强的计算并实现对品质因数的合理评估,给出了适用于一般线天线端口的传输线式馈电模型,通过参数的对比验证了该馈电模型的正确性,并从混响室储能平衡角度,推导出品质因数关于归一化场强的关系式。采用该馈电模型,应用时域有限差分算法对实际混响室进行了数值仿真,并对几个代表性频点做了实验验证。结果表明:应用该馈电模型并将空气区域电导率设置为20μS/m,得到的归一化场强平均值逼近于实测结果,而品质因数随频率升高呈振荡上升的趋势。这为混响室的优化设计和品质因数的数值评估提供了新思路。     

特快速暂态过电压下变压器绕组高频模型的时域分析

基于多导体传输线模型,利用时域有限差分法对变压器绕组的暂态电压分布进行了数值计算。     

基于时域有限差分法的非均匀多导体传输线瞬态分析

基于传统的阶梯式均匀传输线逼近模型，对非均匀传输线进行分段指数逼近。同时，对于每一离散段，采用驻波变换，将相应的变系数偏微分方程变换为常系数偏微分方程，进而利用中心差分公式，得到可用于非均匀多导体传输线瞬态分析的改进时域有限差分算法。通过与传统处理方法的比较，验证了所提算法的有效性，并将其应用于外均匀传输线的研究。     

采用双馈源的混响室场性能优化数值分析

为了优化混响室的场性能,提出了采用双馈源的混响室设计思想,从原理上对混响室采用双馈源的可行性进行了分析,并采用矩量法分别对单双馈源条件混响室进行数值模拟计算,从场强大小和场均匀性两方面研究了采用双馈源对混响室场性能的影响。数据结果表明,采用双馈源时能显著改善混响室工作区域的场均匀性能,并且要产生相同大小的场强,采用双馈源能降低对功率放大器的要求,进而降低混响室的测试成本。     

材料磁导率对混响室场性能影响的仿真分析

为了在混响室的设计过程中合理地选择材料,以达到优化混响室场性能的目的,采用基于矩量法的电磁仿真软件FEKO分别对使用3种不同磁导率材料混响室的电磁场进行了仿真计算,从场强大小和场均匀性两个方面研究了材料磁导率对混响室场性能的影响。仿真结果表明:材料的磁导率越大,混响室内电场强度的各分量最大值和场强平均值越小,并且材料磁导率的变化不改变混响室内电场的分布情况。从场均匀性方面来看,对于3种不同磁导率材料的混响室,在80和150MHz频点处,其场均匀性均满足标准IEC61000-4-21的要求。     

基于广义时域有限差分的复合绝缘子干区形成机理研究

复合绝缘子的污闪主要为电弧发展和干区形成交替发生引起的闪络。目前对于绝缘子沿面电弧发展已有深入研究,但干区形成机理及过程由于其随机性并未得到全面分析。文中通过广义时域有限差分法,计算复合绝缘子表面电热耦合场,对干区形成和电弧发展进行了建模,以此研究干区影响电弧形成的机理和绝缘子几何尺寸的优化策略。同时,文中展开了积污条件下复合绝缘子闪络实验,将实验结果与仿真结果对比验证了仿真模型的准确性。结果表明:广义时域有限差分法适合绝缘子附近多场计算,可降低计算复杂度;在绝缘子电极以及电弧附近更易产生干区;通过优化绝缘子的几何尺寸,可以在不增加绝缘子爬电距离的条件下降低闪络击穿的概率。     

基于时域有限差分方法的污秽绝缘子局部放电频谱分析

绝缘子污秽问题一直是困扰电力安全生产的难题之一。为此,采用超高频(ultra-high frequency,UHF)法仿真和测量了绝缘子污秽放电情况,并对其放电频谱进行了分析。首先运用时域有限差分软件XFDTD对污秽绝缘子的放电过程进行了仿真,得到其电磁波的时域波形,再经快速Fourier变换(fast Fourier transform,FFT)得到放电频谱,并研究了污秽程度对绝缘子放电的影响规律,得出了重污秽绝缘子的电磁辐射大于中污秽绝缘子的电磁辐射的结论。然后,针对不同人工污秽程度的绝缘子,测量绝缘子局部放电电磁辐射在680～9 400MHz频率范围内的电磁波频谱。分析测量数据时,采用了分频段分幅值统计所处区间数据个数的统计方法来处理数据,结果表明:在各个区间内重污秽绝缘子的数据个数大于轻污秽绝缘子的数据个数,得到其潜在规律,初步通过比较区分了绝缘子的污秽程度。进一步可建立不同污秽等级绝缘子的电磁波辐射特性数据库,判断绝缘子的污秽情况。     

混响室散射场条件下的场线耦合数值计算

为探究混响室(reverberation chamber,RC)散射场条件下的电磁场与导线之间的耦合规律,利用矩量法对混响室散射场条件下的场线耦合规律进行了仿真研究。根据谐振腔理论,分析了理想情况下混响室腔体内的电磁环境,利用电磁仿真软件FEKO构造与真实混响室尺寸1:1的仿真模型,并在仿真模型的测试区域内放置不同长度、形状的导线,通过数值计算对导线中的平均感应电流进行仿真计算。数据结果表明:导线中的平均感应电流呈谐振分布;当导线弯曲时,平均感应电流的分布与直导线情况相同;当导线出现折点时,折点处为平均感应电流极小值,折点两侧平均感应电流反向。     

采用替代法的电磁混响室辐射发射测试

电磁混响室已被大量用于辐射抗扰度测试,但在辐射发射测试方面还有待深入研究。替代法是电波暗室中常用的辐射总功率测量方法,其测试准确度高、重复性好。为此,使用各种标准天线作为被试品,通过计算仿真和试验测量,研究替代法用于混响室辐射总功率测试的可行性,在此基础上选取替代法的标准辐射源,明确基于标准辐射源的辐射总功率计算方法。...     

混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试

针对传统屏蔽效能定义的测试方法存在的不足,提出了混响室条件下基于统计特性的屏蔽效能测试方法,并从理论上阐述了其优越性。应用仿真软件FEKO对屏蔽体电场强度数据采集方式进行了仿真计算,结果表明选择中轴线采样能够有效反映屏蔽体的屏蔽特性。开发了基于统计意义和多点数据采集的混响室屏蔽效能测试系统,研究了尺寸为800 mm×700 mm×1000 mm的小屏蔽体在不同缝隙尺寸下的屏蔽效能。同时通过对传统定义和统计定义下屏蔽效能重复性测试,结果表明,混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试方法相比传统测试手段具有更好的重复性,更加适于工业应用。     

电磁兼容试验中的混响室技术

分析了电磁兼容试验用混响室技术,它主要包括混响室的校准和性能参数确定。在屏蔽腔内安装转动的搅拌桨使得混响室内部电磁场在统计上分布均匀且各向同性。混响室辐射抗扰度测试技术分析及与电波暗室技术对比说明该测试技术造价低、测试空间大、速度快,可廉价替代暗室测试,且已被国际标准广泛接受。     

可利用传输能力的快速计算

提出了一种利用故障过滤技术的可利用传输能力快速计算方法。利用迭代线性交流潮流法对热稳定约束和电压幅值约束条件进行N-1故障过滤,利用线性灵敏度法对电压稳定约束条件进行N-1故障过滤,得到最严重故障集;利用原－对偶内点法只针对若干最严重故障计算系统可利用传输能力。该算法提高了计算效率,同时保证了计算精度。算例仿真结果验证了所提算法的准确性和快速收敛性。     

影响电磁混响室辐射抗扰度测试结果重复性的因素分析

电磁混响室的系统造价低,测试时间短,对真实电磁环境的模拟更有效,在电磁兼容测试中,其测试准确性、不确定度等方面具有独特的优势,因而已被大量用于辐射抗扰度测试,但测试中的一些细节有待深入研究,其中关键问题之一是测试结果的重复性。为此,利用清华大学建造的混响室实验研究了发射天线和接收天线位置、工作区等对辐射抗扰度测试校准参...     

振动型本征混响室场均匀性仿真分析

为比较分析振动本征混响室与机械搅拌混响室的场均匀性性能,针对振动型本征混响室(VIRC)腔壁不断振动的特点,提出了一种振动型本征混响室的场均匀性建模与仿真方法。将腔壁振动等效为多个细小腔壁在振动方向上随机振动,并将一个腔壁振动的混响室离散化为多个固定外形的混响室,则计算全部固定外形混响室中工作区域的电场即可获得振动型本征混响室的场均匀性。由此建立了振动型本征混响室的矩量法数值模型,进行低频段(200~400 MHz)的场均匀性仿真,并采用电场分量柱状图与Rayleigh分布概率密度曲线一致性比较的方法论证了建模与仿真的有效性。然后在200~400 MHz范围内将振动型本征混响室与同体积同外形的机械搅拌混响室进行场均匀性仿真对比,发现前者比后者的场均匀性标准偏差低0.5 dB以上,从而证明了在同体积同外形腔室结构条件下,振动型本征混响室较机械搅拌混响室能更有效的改善混响室的低频段性能。