[發(fā)明專利]一種非線性電容器的脈沖放電模擬方法及系統

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• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114636903A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 王根水;夏家科;曹菲;閆世光
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

1.一種非線性電容器的脈沖放電模擬方法，其特征在于，包括：

獲取介質材料或者電容器的電荷量-電壓關系；

獲取待模擬的放電回路的電路參數，建立放電回路的基爾霍夫方程；

迭代計算：根據電荷量-電壓關系，求解基爾霍夫方程，得到模擬放電電流和時間的數值數列，實現對非線性電容器的脈沖放電信號的模擬。

2.如權利要求1所述的非線性電容器的脈沖放電模擬方法，其特征在于，所述獲取介質材料或者電容器的電荷量-電壓關系具體包括：獲取介質材料的電滯回線數據；將電滯回線數據中的極化強度轉換為電容器的電荷量，將電滯回線數據中的電場強度轉換為電容器兩端的電壓，得到介質材料或者電容器的電荷量-電壓關系。

3.如權利要求1所述的非線性電容器的脈沖放電模擬方法，其特征在于，待模擬的放電回路為RC放電回路，電路參數包括放電回路的電阻值，所建立的基爾霍夫方程為；其中，q為電容器的電荷量，t為時間，R為放電回路的電阻，Uc為電容器兩端的電壓。

4.如權利要求3所述的非線性電容器的脈沖放電模擬方法，其特征在于，所述迭代計算過程進一步包括：

S1：獲取t=0時電容器兩端的電壓Uc；

S2：根據電容器兩端的電壓Uc以及電荷量-電壓關系，計算得到電荷量q；根據電容器兩端的電壓Uc，求解放電回路的基爾霍夫方程，得到的值，結合預設的時間間隔Δt，計算得到經過預設時間間隔Δt之后的電荷量q；以及根據經過預設時間間隔Δt之后的電荷量q以及電荷量-電壓關系，得到經過預設時間間隔Δt之后的電容器兩端的電壓Uc；

S3：判斷電容器兩端的電壓Uc是否達到期望的值，是則終止迭代，否則返回步驟S2。

5.如權利要求1所述的非線性電容器的脈沖放電模擬方法，其特征在于，待模擬的放電回路為RLC放電回路，電路參數包括放電回路的電阻值和電感值，所建立的基爾霍夫方程為；其中，q為電容器的電荷量，t為時間，R為放電回路的電阻，Uc為電容器兩端的電壓，L為放電回路的電感。

6.如權利要求5所述的非線性電容器的脈沖放電模擬方法，其特征在于，所述迭代計算過程進一步包括：

S1：獲取t=0時電容器兩端的電壓Uc，設置；

S2：根據電容器兩端的電壓Uc以及電荷量-電壓關系，計算得到電荷量q；根據電容器兩端的電壓Uc以及的值，求解放電回路的基爾霍夫方程，得到的值，結合預設的時間間隔Δt，更新的值；

S3：判斷電流是否達到期望的值，是則終止迭代，否則執(zhí)行步驟S4；

S4：根據更新后的和預設的時間間隔Δt，計算得到經過預設時間間隔Δt之后的電荷量q，并根據經過預設時間間隔Δt之后的電荷量q以及電荷量-電壓關系，得到經過預設時間間隔Δt之后的電容器兩端的電壓Uc，返回步驟S2。

7.一種非線性電容器的脈沖放電模擬系統，其特征在于，包括：

電荷量-電壓關系獲取模塊，用于獲取介質材料或者電容器的電荷量-電壓關系；

放電回路構建模塊，用于獲取待模擬的放電回路的電路參數，建立放電回路的基爾霍夫方程；

迭代計算模塊，用于根據電荷量-電壓關系，求解基爾霍夫方程，通過迭代計算得到模擬放電電流和時間的數值數列。

8.如權利要求7所述的非線性電容器的脈沖放電模擬系統，其特征在于，在放電回路為RC放電回路時，迭代計算模塊進一步包括：

初始化模塊，用于獲取t=0時電容器兩端的電壓Uc；

核心計算模塊，用于根據電容器兩端的電壓Uc以及電荷量-電壓關系，計算得到電荷量q；根據電容器兩端的電壓Uc，求解放電回路的基爾霍夫方程，得到的值，結合預設的時間間隔Δt，計算得到經過預設時間間隔Δt之后的電荷量q；以及根據經過預設時間間隔Δt之后的電荷量q以及電荷量-電壓關系，得到經過預設時間間隔Δt之后的電容器兩端的電壓Uc；

迭代終止判斷模塊，用于判斷電容器兩端的電壓Uc是否達到期望的值，是則終止迭代，使核心計算模塊停止工作，否則使核心計算模塊再執(zhí)行一次計算工作。