PEEC模型在多导体系统电磁暂态计算中的应用

摘要

电磁暂态过程广泛存在于电力系统、电气设备及电子元件中,电磁暂态计算是过电压计算及电磁兼容分析的重要组成部分。电磁场数值计算方法是由麦克斯韦积分或微分方程组推导出来的,可以直接计算和分析多导体系统电磁暂态过程。本文分析了各种电磁场数值计算方法的特点,并介绍了部分元等效电路(PEEC)方法相对于其他电磁场数值计算方法的优点。简要介绍了PEEC方法的发展过程及目前PEEC方法在多导体系统电磁暂态分析中的研究现状。
　　给出部分电感的定义,简要介绍了由电场积分方程到PEEC模型的推导过程。建立了单个导体元胞和介质元胞的PEEC模型,解释了模型中各个元件的物理意义,并给出了模型中各个参数的理论计算公式。
　　针对空间多导体系统,本文给出了搭建PEEC模型过程中网格划分、部分参数计算和系统方程求解的方法。基于MATLAB和COMSOL软件编制了多导体系统部分参数自动计算程序。分析了考虑时延情况下PEEC模型系统方程求解方法。将本文编制的PEEC计算程序的计算结果与EMTP仿真结果和试验结果进行对比,验证了本文编制的程序的正确性。
　　将PEEC方法应用于一种高压电极放电电流传感器的响应特性研究。对该电流传感器进行PEEC建模,并对传感器施加一个激励电流源,计算电流传感器的电压响应。得到了电流传感器的方波响应及幅频特性。分析了电流传感器响应特性的影响因素。

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1 绪 论

1.1 课题背景与意义

1.2 PEEC模型研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 PEEC的理论基础

2.1 部分电感

2.2 PEEC模型推导过程

2.3 小结

3 多导体系统的PEEC模型

3.1 元胞划分

3.2 部分参数计算

3.3 系统方程建立与求解

3.4 结果校验

3.5 小结

4 一种电流传感器的响应特性研究

4.1 电流传感器结构简介

4.2 电流传感器的PEEC模型

4.3 电流传感器的响应特性

4.4 小结

5 结 论

5.1 主要结论

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1 多导体系统PEEC模型计算程序

附录2 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目