ESD特征参数与受试设备耦合电压关系实验研究

本文研究静电放电(ESD)辐射场对电子设备的危害．利用电小单极子天线和IEC61000—4—2规定的电 流波形标定装置组建的国内第一台静电放电电磁场测试系统,对空气式静电放电进行了系统的实验研究,确定 了ESD特征参数与受试设备接受到的ESD耦合电压之间的关系．得出结论,ESD耦合电压的大小受放电电流上升 时间t1和电流峰值Ip两种因素影响,且受上升时间的影响更大．为电子器件及设备抗ESD设计提供了客观的数 值依据．

耦合电压对高速电主轴动态性能的影响

针对高速电主轴动态模型中耦合电压的非线性变化对主轴动态性能所产生的影响,通过对比前馈控制和内模控制(Internal model control,IMC)的电压解耦机理,指出IMC能够避免前馈控制时电压解耦效果依赖主轴模型参数与实际参数相匹配的不足,并利用170MD15Y20油雾润滑型电主轴和Matlab/Simulink软件分别对两种控制方法进行试验和仿真分析。结果表明,主轴的耦合电压主要受频率和转矩电流变化的影响,改变磁链子系统和转矩子系统的给定电压、以及耦合回路中无功功率在输入功率中的比例,不仅可以对主轴的功率因素、输出转矩、抗扰动能力和动态速度跟随精度等特性参数产生影响,而且使主轴的转矩脉动程度、带负载能力和转差率等随耦合电压的大小成反比例变化。因此可以根据包含上述特征信息的机械特性曲线、功率因素曲线和恒转矩曲线的变化趋势,准确判断高速电主轴的解耦效果,并预测主轴在该控制方式下的动态性能。

短时大电流入地时管道阻性耦合电压计算方法研究

交流架空输电线路与钢制埋地管道共用走廊资源的现象越发频繁,短时大电流入地时产生的阻性耦合电压将会严重加速管道腐蚀。为量化计算埋地管道阻性耦合电压,文中提出一种基于CDEGS仿真模型的计算方法。首先建立大电流入地仿真模型;其次给出工频电流接地时管道阻性耦合电压的计算方法,并分析电流幅值、土壤电阻率以及电流入地点离管道最近点的距离对管道阻性耦合电压的影响;最后给出雷电流入地时,计及频率的管道阻性耦合电压的计算方法以及基于时频转换的电压最大值计算方法,并分析雷电流幅值、雷电流入地点离管道最近点的距离、土壤电阻率以及雷电流经多杆塔入地对管道阻性耦合电压的影响。

计及多脉冲回击电流及电晕电流效应的输电线路耦合雷电过电压特性

目前在输电线路耦合雷电过电压的理论计算研究工作中,大多均考虑单一回击电流源的情况,忽视了现实中闪电主要以多脉冲的形态存在居多,忽略了导线电晕放电效应对过电压抑制作用的影响。因此,对双Heidler回击电流源进行改进,建立一次放电过程包含3个峰值电流的多脉冲电流源,并对单脉冲作用下电晕放电模型进行优化,使其满足多脉冲作用下电晕放电效应,同时采用leap-frog算法对Maxwell方程组进行二阶高精度差分,提高其模型的稳定性。研究结果表明:单脉冲作用下所计算出的过电压峰值与IEEE标准结果相对误差仅为2.11%,同时多脉冲使线路耦合过电压峰值较单脉冲抬升17.08%;电晕效应抑制了多脉冲作用下输电线路过电压峰值7.29%;与雷击点较远相位导线耦合的过电压峰值与离雷击点最近相线过电压相差17.5%。研究结论能够为输电线路差异化防雷设计提供更加精确的理论支撑。

城市建筑物(群)对雷电电磁环境与耦合电压的影响研究

以Agrawal耦合模型为基础,利用二维时域有限差分方法,研究了城市建筑物对理想地面架空线附近的雷电电磁环境和架空线上感应出的耦合电压的影响,并分析了建筑物位置、建筑物高度以及回击电流参数等因素对电磁环境及耦合电压的影响差异。结果表明:建筑物的存在削弱了架空线附近的垂直电场,当建筑物分别位于架空线两侧时,水平电场方向相反;建筑物高度的增加对架空线附近的水平电场波形影响不大,当建筑物高度或者建筑物与闪电通道距离增大时,垂直电场均减小;对于15 m高的建筑物,当它与闪电通道分别位于架空线路同侧及异侧时,在继后回击下相比建筑物不存在时的耦合电压之比分别为46.1%和61.3%,在首次回击下的比值分别为47.0%和56.1%,建筑物对架空线路上的耦合电压产生较大的衰减;无论建筑物位于架空线的哪一侧,建筑物高度越高,距离架空线越近,衰减作用越明显。

考虑电压动态的电力系统频率强度量化方法

现有电力系统频率强度量化方法通常假设各节点电压幅值恒定。然而,频率扰动过程中各节点电压幅值并非恒定,且可能通过影响负荷等途径而作用于系统频率,故电压恒定的假设可能导致量化结果不准确,甚至出现错误的结论。为此,提出了一种考虑电压动态的电力系统频率强度量化方法。首先,建立了考虑电压动态的系统频率响应模型。其中,电压动态对系统频率的影响通过一个全局耦合项表征,并揭示了电压和频率的交互作用路径。基于此,分析了多种考虑电压动态的设备及负荷对系统频率的影响,包括采用混合同步控制的构网型变流器、附加频率或电压外环的跟网型变流器,以及考虑电压特性的恒阻抗-恒电流-恒功率(ZIP)静态负荷和异步电机负荷等。然后,通过将电压耦合项分区解耦并进行统一简化建模,量化分析了系统各区域的频率支撑能力以及整个系统的频率强度。最后,通过仿真验证了所提频率强度量化方法的有效性。

屏蔽线和三相线空间结构变化对雷击耦合电压的影响

基于多导线的Agrawal场-线耦合模型,采用"两步走"方法,从理论层面研究了屏蔽线和三相线路的空间结构变化对耦合电压峰值的影响。笔者从两个方面进行讨论:1)屏蔽线的高度对耦合电压的影响,其他条件不变,发现屏蔽线越高,相线受到的屏蔽效应呈现先增大后减小的趋势。线路结构两边的两根相线在屏蔽线高度为17.05 m时,屏蔽效应达到最大;但对中间的一根相线而言,屏蔽线高度为12.05 m时,屏蔽效应最大。2)保持屏蔽线和三相线的高度不变,通过改变三相线的水平距离(屏蔽线的水平间距也随之改变),分析线路空间结构的变化对耦合电压的影响。对位于两边的两根相线而言,水平间距从1.7 m增加至5.7 m时,屏蔽效应逐渐减小。对中间的一根相线而言,水平间距从1.7 m增加到2.7 m时,屏蔽效应逐渐增大,但当水平间距继续增加至5.7 m时,屏蔽效应逐渐减小。

利用公共耦合点电压估计的微电网逆变器下垂控制策略

孤岛运行是微电网的一种典型运行模式。针对该模式下低压微电网配电线路阻抗不匹配会导致网内并联逆变器间无功功率分配不平衡、从而使公共点电压、频率产生波动的问题,本文提出了一种利用公共耦合点电压估计的微电网逆变器控制算法。具体策略是采用公共耦合点电压估计提供dq旋转坐标变换测量值,同时结合PI电流内环、电压外环的双环控制策略,可以有效解决配电线路阻抗不匹配时微电网逆变器间无功功率的合理分配问题,保证了供电电能质量。最后采用PSCAD仿真软件搭建了微电网控制模型并进行仿真,验证了该控制方案的合理性与有效性。

一种区域耦合度指标及其在电压无功分区控制中的应用研究

针对现有电压无功控制分区方法中缺乏定量评判分区结果优劣的问题,提出了以节点电压无功耦合度为基础的区域耦合度指标以及用于选择区域主导节点的节点区域耦合度指标。同时通过对节点进行模糊聚类,建立了一套集分区、评价、控制于一体的电压无功VQ耦合度分区控制方法。将此方法应用于湖北电网,对分区控制结果进行验证可得:该分区方式中各区域具有较强独立性,区域无功源扰动只对本区域电压影响较大,对其他区域影响较小,所提出的耦合度指标意义明确、计算简单、实用性强。

背靠背三电平变流器IGBT共叠层母线过电压耦合分析及解耦方法

背靠背三电平变流器广泛应用于中压交流传动领域。单个三电平逆变器某一时刻只能存在一种换流过程。当三电平整流侧IGBT和逆变侧IGBT被放置在同一条母线上时,由于两者控制策略上的不相关性,会存在一定的电磁耦合影响,对IGBT的安全运行造成一定的威胁。该文以一种存在耦合影响的三电平叠层母线作为研究对象。首先,采用部分单元等效电路(PEEC)建立母线的等效电路模型;其次,分析整流侧和逆变侧IGBT开关暂态过电压耦合问题,并建立IGBT过电压耦合函数;进一步,对存在过电压风险的IGBT给出脉冲解耦方法;最后,通过实验对IGBT存在的过电压耦合问题和脉冲延时方法进行验证。该文的研究对于多逆变器功率器件共叠层母线设计及IGBT可靠应用具有指导意义。

混合磁芯脉冲电压耦合器的宽频带电路仿真模型

采用阻抗不同的AB两种磁芯,提出了两种混合AB磁芯的脉冲电压耦合器模型,即AA+BB和A+B两种混合磁芯设计方案,然后建立了电路仿真模型进行分析;最后,制作试验电路对该耦合器进行高压电容器放电试验。高压试验结果表明,混合磁芯耦合器的仿真电压和电流波形与试验波形基本吻合,从而验证了电路仿真模型的正确性。

110kV断路器均压电容耦合传递电压分析

本文就一总降压变电所曾发生过的一起事故及其引起的断路器均压电容耦合传递电压现象进行了技术分析,找出问題所在及预防措施,以加强今后的运行維护管理,提高一总降压变电所的安全稳定性。

静电放电抗扰度试验中放电电压对放电参数的影响

针对静电放电(electrostatic discharge,ESD)抗扰度测试中存在的重复性问题,利用建立的ESD模拟测试系统,试验研究了接触式静电放电和非接触式静电放电(又称空气式静电放电)这2种放电模式下的放电参数,比如放电电流、上升时间、半圆环天线上的耦合电压等随放电电压的变化关系。结果表明:接触式静电放电模式下,放电参数与放电电压呈现很好的线性关系,放电参数随着放电电压的增大而呈现增大趋势,基于这种线性关系建立了ESD模拟器的严酷度模型;非接触式静电放电模式下,放电参数与放电电压关系复杂,当放电电压较低时,放电电流和耦合电压随着放电电压的增大而呈现增大趋势,上升时间最初基本保持不变,随后也呈现增大趋势,当放电电压增大到一定值时,随着放电电压的进一步增大,放电参数呈现下降趋势。上述结果说明,放电电压在静电放电抗扰度试验中起着重要作用,在进行电子设备的静电放电抗扰度试验时,既要注重放电模式的选择,又要注重所选放电模式下放电电压的使用范围。

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。

雷电电磁脉冲场对双绞线的耦合研究

为研究双绞线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800型MARX源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对双绞线进行辐照耦合试验。试验中改变雷电电磁脉冲场波形、双绞线长度、辐射场与线缆夹角、双绞线终端负载(线性及非线性),观测双绞线终端负载处的响应电压,分析响应规律。结果表明:雷电电磁脉冲场的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;辐照试验中线缆长度具有选频特性,随着短线缆长度的增加,终端负载响应电压的主频点逐步降低,但幅值逐步增大;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;线缆在辐照情况下对终端负载可等效为一电压源,受测端负载电压满足电压源分压原理,非受测端负载改变等效电压源的内部参数,但影响较小;双绞线连接二极管,会显著影响耦合电压的频谱分布,同时幅值也会改变。

雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究

为研究多芯线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800型MARX源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对多芯线进行辐照耦合试验。试验中通过改变试验条件,得到了不同雷电电磁脉冲波形、多芯线长度、辐射场与线缆夹角、线缆终端负载条件下多芯线终端负载的感应电压的变化规律。试验发现:雷电电磁脉冲的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;线缆长度对感应电压的幅值及响应频点有重要影响;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;随着受测端负载阻值的增加,线缆感应电压也逐步增大,非受测端负载对线缆感应电压无影响。

静电放电与电子设备电磁耦合关系的实验研究

利用电小单极子天线、磁小环天线和IEC61000-4-2规定的IEC电流波形标定装置组建的国内第1台静电放电电磁场测试系统,对接触式静电放电进行了系统的实验研究,确定了放电电流特征值与受试设备接受到的耦合电压之间的关系.

屏蔽双绞线的干扰耦合特性研究

采用场-线耦合理论来对数据线进行电磁干扰耦合能力测试机理分析。在所搭建的测试平台上,对不同的屏蔽双绞线,非屏蔽双绞线进行测试与实验验证。得出当采用屏蔽双绞线作为传输介质时,屏蔽状态越好,其干扰耦合能力较弱。测试结果表明,屏蔽双绞线在完全屏蔽的情况下,其抗干扰的能力最好。

用于车辆间电磁兼容设计的场线耦合技术

根据场到线的耦合原理 ,计算五辆车上天线共同发射时产生的电场耦合到车际间互连电缆上的电压 ,分别讨论了电场对平行双线、双绞线和屏蔽线的影响 ,并对其进行了分析比较。

基于CST的车辆线束电磁脉冲效应仿真研究

针对等效线束法建模难、计算效率低的问题,探讨了车辆线束在电磁脉冲辐照下不同参数的耦合效应,以提高仿真效率,并分析了车辆线束中相关参数对线束电磁脉冲耦合的影响。首先,分析了车辆线束数量对线束电磁耦合效应的影响,通过控制变量法,改变线束中的线缆数量,观察线束中耦合电压的最大值。然后,改变线缆尺寸和负载电阻,观察线束中耦合电压电流最大值的变化。仿真结果表明,耦合电压的峰值随线缆数量的增大而减小,随线缆尺寸的增大而增大,并且都呈线性变化;耦合电流的峰值随负载电阻的增大而减小,呈幂级数关系。最后,结合仿真结果,对不同参数下的最大耦合电压电流进行拟合,得出其之间的关系,为车辆线束的电磁防护工作提供参考。