[發明專利]一種建立多芯屏蔽動力電纜頻變多導體傳輸線模型的方法

有效

• 申請號: 201611031502.6
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106771627B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 皇甫幼朋;王曙鴻;邱浩;王紅旭;楊娟寧;李治財
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;秦川機床工具集團股份公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種建立多芯屏蔽動力電纜頻變多導體傳輸線模型的方法，測量多芯屏蔽動力電纜的共模阻抗與差模阻抗，建立共模阻抗與差模阻抗的等效電路模型，間接推導出多芯屏蔽動力電纜多導體傳輸線中頻變單位長度電參數，分別反演出電阻、電感、電容與電導的極點?留數形式的有理函數多項式逼近，此時系統為穩定系統，當該穩定系統與無源網絡、有源網絡連接時，分別處理，實現單位長度頻變電參數寬頻等效電路中元件的無源化。本發明不僅考慮其結構不對稱性對多導體傳輸線模型中電參數頻變特性的影響，而且有效隔離了周圍電磁干擾對阻抗測量結果的影響，提高了其測量精度；該方法適用于結構簡單的動力電纜，通信線纜以及分裂導線等模型的頻變多導體傳輸線建模。

技術領域

本發明涉及動力電纜寬頻建模，具體涉及一種建立多芯屏蔽動力電纜頻變多導體傳輸線模型的方法。

背景技術

根據國際無線電干擾特別委員會CISPR.22標準，傳導電磁干擾的頻率范圍為150kHz～30MHz。在該頻率范圍內，電機變頻驅動系統中，連接變頻器輸入與輸出的動力電纜的尺寸相對于傳導電磁干擾最小波長一般屬于“電大尺寸”。為了準確建立其模型，應采用多導體傳輸線分布參數模型。

動力電纜結構通常較復雜，呈現一定的不對稱性；除動力線與地線外，往往還有溫度控制線等，多根導體按照一定節距扭絞在一起；此外，控制線及動力線周圍還有一定覆蓋面積的編織屏蔽層。

由于集膚效應與鄰近效應的共同影響，使得導體內部電流密度分布不均勻；頻率越大，電流密度分布越不均勻，造成電阻與電感參數的頻變特性越明顯。

而且，電纜絕緣材料介電常數的頻變特性導致其單位長度電容與電導也隨頻率變化。因此，為了建立準確的動力電纜多導體傳輸線模型，應考慮其單位長度電阻、電感、電容以及電導等分布參數的頻變特性。

多導體傳輸線分布參數的獲得主要有解析解法，數值法以及實驗測量法等三種。解析解法能夠精確處理結構簡單的電纜模型，易考慮集膚效應對頻變電阻的影響，但是電參數的頻變特性很難考慮；數值方法便于計算結構較復雜的電纜，同時易考慮集膚效應與鄰近效應，但對于具有編織屏蔽層及絞合纏繞的屏蔽電纜，其建模較復雜，且材料電參數的頻變特性往往難以考慮；而實驗測量法對傳輸線頻變電參數的獲取具有準確、快速、直接等優勢，但測量結果也易受阻抗分析儀精度及周圍電磁干擾的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種建立多芯屏蔽動力電纜頻變多導體傳輸線模型的方法，該方法可以同時考慮動力電纜結構不對稱性，集膚效應，鄰近效應以及介質損耗等因素的影響。且頻變電參數的等效電路宏模型是端口無源的，其中元件也是無源的，即嚴格無源的。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案實現。

一種建立多芯屏蔽動力電纜頻變多導體傳輸線模型的方法，包括以下步驟：第一步：根據共模阻抗與差模阻抗的定義，在電磁屏蔽室中，采用阻抗分析儀分別測量多芯屏蔽動力電纜不同接線方式時的共模阻抗與差模阻抗；

第二步：在第一步基礎上，建立共模阻抗與差模阻抗的等效電路模型，間接推導出多芯屏蔽動力電纜多導體傳輸線中頻變單位長度電參數，包括電阻、電感、電容與電導；

第三步：依據第二步得出的多芯屏蔽動力電纜多導體傳輸線中頻變單位長度電參數，分別反演出電阻、電感、電容與電導的極點-留數形式的有理函數多項式逼近，該有理函數多項式包括常數項和比例項，實數極點項以及共軛復數極點對項；由于該有理函數多項式的極點的實數部分小于零，因此該多項式逼近系統為穩定系統；

當該穩定系統與無源網絡連接時生成不穩定的新系統時，此時的系統端口是有源的，則進行步驟四；

當該穩定系統與無源網絡連接時生成穩定的新系統時，此時的系統端口是無源的，則進行步驟五；