时域传输线方程随机负载问题多项式混沌分析

针对随机负载对时域传输线方程的影响,提出一种计算随机电阻边界条件的时域传输线方程的多项式混沌分析方法。利用标准Hermite正交多项式将随机负载、传输线电压和电流响应进行展开;利用随机Galerkin方法将随机负载问题的时域传输线方程问题转化为关于电压、电流的多项式展开系数的确定性方程组问题,进一步结合电阻边界条件计算出电压、电流的展开系数,进而获得随机电压响应和电流响应的统计分析。通过实例计算,将多项式混沌分析与蒙特卡罗方法的统计信息结果进行对比,结果显示,2种分析方法的随机电压响应的均值和标准差结果完全一致,多项式混沌分析方法的计算时间是蒙特卡罗方法的9%,表明时域传输线方程随机负载问题多项式混沌分析方法的正确性和高效性。

端接复杂电路传输线网络的电磁耦合时域并行计算方法

针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算法(FDTDTL-NGSPICE)。首先,根据诺顿定理和置换定理,将传输线网络分解为传输线子系统和复杂电路子系统,并构建对应的等效电路模型。然后,使用FDTDTL并行算法计算传输线子系统沿线各点的电压和电流,并获取对应诺顿等效电路的电流源和等效导纳大小。最后,使用NGSPICE对复杂电路子系统进行传导干扰分析,获得复杂电路各元件上的瞬态响应,并将端口电压反馈给传输线子系统作为边界,实现传输线网络电磁耦合的场线路联合协同仿真。通过对3类典型场景的计算实例,分别使用时域混合并行算法和电磁仿真软件CST电缆工作室(CS)进行数值模拟并对比,验证所提算法的置信度。

基于传输线方程的多根非平行传输线串扰分析

非平行结构的传输线在电力电子系统中普遍存在,当其上通有电压和电流信号时,会在周围传输线上产生串扰响应。采用时域传输线方程建立多根非平行传输线之间的串扰模型,结合FDTD方法,分析在脉冲集总源激励下受扰导线始端和终端负载上的串扰电压响应特性,将其结果与仿真结果对比,验证了该方法的正确性。研究结果表明,非平行结构中受扰线始端和终端负载上的串扰电压响应随着传输线离地面高度的增大而增大,随着传输线之间夹角的增大而变小,且减小的趋势逐渐减弱,从而为线缆间的串扰防护提供了参考依据。

立体弯折线缆线束电磁耦合分析的时域混合算法

受复杂系统布线空间的制约,线缆通常为线束结构,并呈现弯折和空间立体分布形态。目前,针对立体弯折线缆线束(BSCs)的电磁耦合,仍缺乏高效的时域建模分析方法。因此,该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线(TL)方程,提出自适应线缆网格技术,结合高效插值技术和电荷守恒定律,研究了一种高效的时域混合算法,实现立体弯折线缆线束的电磁耦合时域快速同步计算。首先,将立体弯折线束整体结构按照弯折节点分解成多段独立的子线束。然后,基于传输线方程和FDTD方法,结合自适应线缆网格技术和插值技术,构建各段空间立体分布的子线束电磁耦合模型,并求解得到线束沿线各点的瞬态响应。最后,根据电荷守恒定律,构建弯折节点的等效电路模型并求解得到节点处的电压,实现各段子线束之间的干扰信号传输。通过理想导电板上和屏蔽机箱内立体弯折线束电磁耦合的数值模拟,从计算精度和耗用时间方面与CST和FDTD-SPICE的仿真结果进行对比,验证所提方法的正确性和高效性。