导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法、装置、介质及产品

专利检索2026-06-29  6


本发明涉及电磁屏蔽,特别是涉及一种导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法、装置、介质及产品。


背景技术:

1、随着柔直技术的发展,直流断路器的应用越来越多,电压等级也越来越高。在直流断路器的开断过程中,电压和电流的急剧变化会在断路器阀塔内部和附近产生高强度的瞬态电磁场,进而对布置在阀塔上的igbt驱动和控制电路等二次板卡产生空间电磁骚扰。因此,在许多涉及强磁场的实际应用中,往往需要进行磁屏蔽。

2、磁屏蔽可以通过插入适当材料的屏蔽使磁感应线偏离屏蔽区来减小特定区域内的磁场。圆环线圈轴向垂直于无限大平面导体板的磁屏蔽是电磁屏蔽领域中的典型问题。对于该典型问题,目前已有的研究主要在频域下对于轴向垂直于无限大导体板的圆环线圈的屏蔽效能进行研究。一般来说,时域的屏蔽问题可以通过对频域的反傅立叶变换来解决。然而,这样的过程在计算上是密集且繁琐的。为此,已有研究给出了处于均匀磁场中的典型外壳的瞬态屏蔽场的近似解析解。对于非均匀场的瞬态屏蔽问题,已有研究也给出了导体板对圆环线圈产生磁场的屏蔽场的近似求解方法,但其仅适用于低频,频率较高时,仍然没有近似解析公式对屏蔽后瞬态磁场进行计算。

3、综上,如何快速的实现适用于高频的屏蔽后瞬态磁场的计算成为目前亟待解决的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法、装置、介质及产品,以快速地确定圆环线圈轴向垂直于导体板时,圆环线圈通电产生的非均匀瞬态磁场经导体板屏蔽后的瞬态磁场,且适用于高频。

2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

3、一种导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法,所述方法包括:

4、获取磁屏蔽数据;所述磁屏蔽数据包括:圆环线圈半径、圆环线圈中心到观测点的距离、导体板磁导率、导体板电导率、导体板相对磁导率和导体板厚度;所述圆环线圈和所述导体板平行放置;所述导体板用于屏蔽所述环形线圈产生的磁场;所述导体板位于所述圆环线圈和所述观测点之间;

5、将所述磁屏蔽数据带入时域瞬态屏蔽场近似公式中,得到导体板屏蔽后观测点处的瞬态磁场的磁场强度;

6、其中,所述时域瞬态屏蔽场近似公式的确定方法为:

7、针对圆环线圈轴向垂直于导体板的屏蔽场景,通过对moser频域公式进行传输线模拟近似,推导得到频域磁场标准形式公式;

8、对所述频域磁场标准形式公式进行拉普拉斯反变换,得到积分形式的屏蔽后瞬态磁场屏蔽公式;

9、采用留数定理和围道积分对积分形式的屏蔽后瞬态磁场屏蔽公式进行处理,得到衰减指数形式的无穷级数瞬态磁场屏蔽公式;

10、将衰减指数形式的无穷级数瞬态磁场屏蔽公式确定为时域瞬态屏蔽场近似公式。

11、可选地,所述时域瞬态屏蔽场近似公式为:

12、

13、其中,ht(t)表示导体板屏蔽后观测点处t时刻的瞬态磁场的磁场强度;td表示环形线圈通入瞬态电流的扩散时间,td=μσd2;a表示环形线圈半径;z表示环形线圈中心到观测点的距离;μ表示导体板磁导率;σ表示导体板电导率;d表示导体板厚度;n取整数;ξ1、ξ2和λn均为中间变量;μr表示导体板相对磁导率。

14、可选地,所述频域磁场标准形式公式为:

15、

16、其中,h i和ht分别表示同一观测点下,不存在导体板与存在导体板时观测点处的磁场强度;w、ξ1和ξ2均为中间变量;s为中间变量,td表示环形线圈通入瞬态电流的扩散时间,s=jω,td=μσd2;a表示环形线圈半径;z表示环形线圈中心到观测点的距离;μ表示导体板磁导率;σ表示导体板电导率;d表示导体板厚度;μr表示导体板相对磁导率;j表示虚数单位;ω表示角频率,ω=2πf,f表示频率。

17、本发明还提供了一种计算机装置,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法的步骤。

18、本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法的步骤。

19、本发明还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法的步骤。

20、根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:

21、本发明实施例采用时域瞬态屏蔽场近似公式,计算导体板屏蔽后观测点处的瞬态磁场的磁场强度,计算速度快,计算效率高,能快速地确定圆环线圈轴向垂直于导体板时,圆环线圈通电产生的非均匀瞬态磁场经导体板屏蔽后的瞬态磁场;时域瞬态屏蔽场近似公式对脉冲磁场及脉宽远小于扩散时间的磁场有很好的适用性,因此适用于高频;还能够较为准确的得到屏蔽后瞬态场的磁场强度,对进一步评估屏蔽后的瞬态磁场以及加装屏蔽装置具有较好的参考价值。



技术特征:

1.一种导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法,其特征在于,所述时域瞬态屏蔽场近似公式为:

3.根据权利要求1所述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法,其特征在于,所述频域磁场标准形式公式为:

4.一种计算机装置,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-3中任一项所述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法的步骤。

5.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任一项所述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法的步骤。

6.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任一项所述的导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法的步骤。


技术总结
本发明公开一种导体板瞬态磁场屏蔽场快速计算方法、装置、介质及产品,涉及电磁屏蔽技术领域,该方法包括:采用时域瞬态屏蔽场近似公式计算导体板屏蔽后观测点处的瞬态磁场的磁场强度;上述公式的确定方法为:对Moser频域公式进行传输线模拟近似,推导得到频域磁场标准形式公式;对频域磁场标准形式公式进行拉普拉斯反变换,得到积分形式的屏蔽后瞬态磁场屏蔽公式;采用留数定理和围道积分对积分形式的屏蔽后瞬态磁场屏蔽公式进行处理,得到的衰减指数形式的无穷级数瞬态磁场屏蔽公式作为时域瞬态屏蔽场近似公式。本发明能快速地确定圆环线圈轴向垂直于导体板时,圆环线圈通电产生的非均匀瞬态磁场经导体板屏蔽后的瞬态磁场,且适用于高频。

技术研发人员:刘思佳,井漪漪,焦重庆
受保护的技术使用者:华北电力大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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