大尺寸导体阻抗频率特性的研究

大尺寸导体阻抗频率特性的研究

论文题目: 大尺寸导体阻抗频率特性的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电气工程

作者: 咸哲龙

导师: 姜建国,马伟明

关键词: 接地阻抗,定子绕组,多导体传输线

文献来源: 清华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在传导EMI 研究中,模型参数的正确与否对所建立模型的有效性起着关键作用。导体阻抗计算与测试是确定模型参数中的必需环节,也是一个难点。本文对此问题进行了细致的研究。论文提出了采用PEEC 法建立动力系统中地网回路的等效电路模型的方法,结果表明,PEEC 法是分析计算地网接地点间的阻抗频率特性和干扰电流的压降的有效方法。基于接地网回路PEEC 模型进行研究,发现了接地网两接地点间的阻抗特性与干扰电流在此两点间产生的电压降,不仅与地网本身的结构和材料等有关,而且与地网以外的接地回路有关。地网以外的外部电路对此参数的影响有两种,一种是改变了接地网的等效自感;另一种是通过部分互感来影响接地网两极之间的电压降,其影响十分明显。地网以外的接地回路对地网两点间电路参数的影响程度随着其位置的变化有比较明显的变化,主要影响在于外部电路与地网之间的部分互感。论文针对两极电流注入情况下的地导体中的电流分布进行了仿真与测试研究。结果表明,电流渗透到接地板背面的程度与频率有很大关系,通过两极向地导体注入电流时,与地导体正面两接地点之间的电压相比,背面对应两点之间的压降小得多。金属板中的电流分布受到金属材料属性的影响,且其影响程度相当大。论文基于大型汽轮发电机定子线棒多导体传输线模型,对定子线棒的槽部分布参数的频率特性及参数对传播特性的影响进行了细致的研究。研究内容包括电机定子线棒电容参数的频率特性研究;单根电机定子线棒电感的频率特性的研究;槽部线棒参数的频率特性对陡前沿脉冲传播的影响。其中,针对定子线棒绝缘材料介电常数的频率特性、线棒股线间薄绝缘对电容的影响、铁心硅钢片叠片间隙对电容的影响、以及用铝箔纸裹住线棒及把线棒放在铁心槽里的情况下的参数等问题进行了较详细的测试与仿真研究。用仿真计算方法解释了陡前沿脉冲信号在电机定子绕组槽部线棒中以两种速度沿线棒传播的现象。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 导体阻抗特性的研究背景与意义

1.2 传导干扰研究模型与模型参数

1.2.1 电磁干扰研究模型

1.2.1.1 集中参数电路模型

1.2.1.2 多导体传输线模型

1.2.2 电气设备的传导干扰

1.3 导体阻抗特性的研究现状

1.3.1 导体阻抗计算研究

1.3.1.1 解析方法

1.3.1.2 数值计算方法

1.3.2 接地阻抗的测量研究

1.3.3 PEEC 方法

1.3.4 电机定子线棒分布参数的研究

1.3.5 导体阻抗频率特性研究中的问题和难点

1.4 本文工作

第二章 接地回路传导EMI 分析模型及其参数的研究

2.1 引言

2.2 部分元等效电路(PEEC)法原理

2.2.1 部分电感的概念及计算方法

2.2.2 部分电容的概念及计算方法

2.2.2.1 电位系数及电容系数

2.2.2.2 矩量法应用于电位系数矩阵与电容系数矩阵的计算

2.3 PEEC 方法应用于导体阻抗及电流分布的计算

2.3.1 多导体等效电感的计算原理

2.3.1.1 两段导体之间的等效电感

2.3.1.2 一段导体的等效电感

2.3.2 两根导线组成的电路的阻抗计算

2.4 接地回路的部分元等效电路(PEEC)模型与参数的研究

2.4.1 不同接地模型阻抗的计算

2.4.1.1 模型Ⅰ中两接地点之间的阻抗计算

2.4.1.2 模型Ⅱ中两接地点之间的阻抗计算

2.4.1.3 模型Ⅲ中两接地点之间的阻抗计算

2.4.1.4 模型Ⅳ中两接地点之间的阻抗计算

2.4.1.5 模型Ⅴ 中两接地点之间的阻抗计算

2.4.2 试验研究

2.4.3 考虑电容参数的初步研究

2.5 大接地板导体阻抗测试及分析

2.6 本章小结

第三章 地导体中电流分布的研究

3.1 引言

3.2 地导体中电流分布的仿真研究

3.2.1 频率f=50Hz 时地导体中电流分布的研究

3.2.2 不同材料地导体中电流分布的研究

3.2.3 频率对电流分布的影响

3.3 试验研究

3.4 本章小结

第四章 大型汽轮发电机定子线棒参数及窄脉冲在槽部传播规律的研究

4.1 引言

4.2 定子绕组的多导体传输线模型

4.3 电机定子线棒电容的频率特性研究

4.3.1 电机定子绕组复合绝缘等值介电常数的测量

4.3.2 电机定子绕组单位长度电容的仿真计算

4.3.3 薄绝缘对电机线棒电容值的影响

4.3.4 铁心叠片对电机线棒电容值的影响

4.3.4.1 数值计算结果

4.3.4.2 测量结果

4.4 单根电机定子线棒电感的频率特性

4.5 汽轮发电机定子绕组槽部线棒参数频率特性的测量

4.6 槽部线棒参数的频率特性对陡前沿脉冲传播的影响

4.7 本章小结

结论

参考文献

致谢及声明

个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文

发布时间: 2005-11-16

参考文献

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