[發(fā)明專利]船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2019-11-16
• 公開（公告）號: CN110851990B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程響響;彭戈;蔣鑫鑫;劉士忠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國艦船研究設(shè)計中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01R29/08;G01R31/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 許麗

本發(fā)明的船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法包括：1)實(shí)時采集船舶電力系統(tǒng)中壓電纜各測點(diǎn)電流、電壓數(shù)據(jù)；2)對采集的電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到船舶電力系統(tǒng)中壓電纜上傳輸信號的頻譜分量特征；3)基于船舶電力系統(tǒng)的工作特性和內(nèi)部連接關(guān)系，并結(jié)合步驟2)得到的頻譜分量特征，分析船舶電力系統(tǒng)中壓電纜上的能量峰值所在頻率點(diǎn)的來源；4)結(jié)合電磁場理論天線模型計算方法和數(shù)值仿真方法預(yù)測船舶電力系統(tǒng)中壓電纜在特定頻率點(diǎn)產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)分布情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶電磁兼容性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著船舶電氣化水平的不斷提高，特別是中壓電力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，傳統(tǒng)的低壓供電方式已不能滿足很多大型船舶電力系統(tǒng)的要求，中壓電力系統(tǒng)成為未來船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。

中壓電力系統(tǒng)裝船的電磁兼容性研究是中壓電力系統(tǒng)在船舶上實(shí)現(xiàn)發(fā)展需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，尤其對于裝配大量精密電子武器作戰(zhàn)裝備的軍用艦艇，要保證電子武器作戰(zhàn)裝備作戰(zhàn)性能的正常發(fā)揮，對中壓電力系統(tǒng)的電磁兼容性要求必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于民船。

目前，我國海軍艦艇還沒有采用中壓直流電力推進(jìn)系統(tǒng)的先例，無論是針對中壓直流電力系統(tǒng)的艙室內(nèi)電磁環(huán)境分析與預(yù)測研究，還是艦船總體中壓電力系統(tǒng)的電磁干擾預(yù)防和控制措施研究，都少之甚少，在實(shí)際測量方面更是無歷史測量數(shù)據(jù)可以參考和借鑒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，以獲得船舶電力系統(tǒng)艙室內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域的中壓電纜電磁干擾特性，為確定總體船舶電力系統(tǒng)的電磁干擾預(yù)防和控制措施提供參考依據(jù)。

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，包括：1)實(shí)時采集船舶電力系統(tǒng)中壓電纜各測點(diǎn)電流、電壓數(shù)據(jù)；2)對采集的電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅立葉變換，得到船舶電力系統(tǒng)中壓電纜上傳輸信號的頻譜分量特征；3)基于船舶電力系統(tǒng)的工作特性和內(nèi)部連接關(guān)系，并結(jié)合步驟2)得到的頻譜分量特征，分析船舶電力系統(tǒng)中壓電纜上的能量峰值所在頻率點(diǎn)的來源；4)結(jié)合電磁場理論天線模型計算方法和數(shù)值仿真方法預(yù)測船舶電力系統(tǒng)中壓電纜在特定頻率點(diǎn)產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)分布情況。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟1)中，對不同工況下各測點(diǎn)電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟2)中，采用MATLAB中的fft函數(shù)來實(shí)現(xiàn)快遞離散傅立葉變換。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟2)中，頻譜分量特征包括電流的幅-頻特征和電壓的幅-頻特征，即各工況下各測點(diǎn)的電流頻譜特性和電壓頻譜特性。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟3)中，根據(jù)船舶電力系統(tǒng)各工況下各測點(diǎn)的電流頻譜特性和電壓頻譜特性，按照諧波原理中電流諧波和電壓諧波的產(chǎn)生機(jī)理不同，對船舶電力系統(tǒng)各測點(diǎn)的電壓諧波傳導(dǎo)干擾和電流諧波傳導(dǎo)干擾進(jìn)行分析，確定頻譜中存在的能量峰值所在頻率點(diǎn)的來源。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟3)中，能量峰值包括紋波、高次諧波和尖峰噪聲。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟4)中，根據(jù)步驟3)來源分析結(jié)果確定的諧波傳導(dǎo)干擾所在的頻率點(diǎn)為特定頻率點(diǎn)。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟4)中，數(shù)值仿真方法采用時域有限差分FDTD的數(shù)值仿真方法。

上述船舶中壓電纜電磁輻射干擾預(yù)測方法，其中，所述步驟4)中，數(shù)值仿真方法具體為：先根據(jù)船舶電力系統(tǒng)中壓電纜敷設(shè)排列情況建模，再根據(jù)實(shí)測電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅立葉變換得到的頻譜分量特性設(shè)置模型上高頻電流、電壓的參數(shù)，然后利用商業(yè)仿真軟件CST EM Studio對中壓電纜產(chǎn)生的輻射發(fā)射作仿真分析。