多導(dǎo)體系統(tǒng)全波PEEC建模方法的研究.pdf

1、現(xiàn)有多導(dǎo)體系統(tǒng)建模方法多以不考慮延時(shí)的準(zhǔn)靜態(tài)部分元等效電路（PEEC）方法為基礎(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這種建模不夠精確，因?yàn)橹挥挟?dāng)電磁波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于導(dǎo)體的幾何尺寸時(shí)，才能忽略電磁波的傳播時(shí)間，對(duì)于不符合這個(gè)條件的對(duì)象，PEEC模型中需要考慮傳播時(shí)延，即應(yīng)該采用全波PEEC法，否則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。所以本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“含有大規(guī)模多導(dǎo)體系統(tǒng)的電磁瞬態(tài)問(wèn)題時(shí)域快速仿真技術(shù)的研究”（51407073），通過(guò)與其他電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法

2、相比較，確定本課題所要采用的考慮延時(shí)的多導(dǎo)體系統(tǒng)全波PEEC方法，并將其應(yīng)用到建筑物防雷系統(tǒng)的瞬態(tài)計(jì)算。
　　建筑物防雷系統(tǒng)瞬態(tài)計(jì)算是雷擊建筑物內(nèi)部瞬態(tài)電磁場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)。現(xiàn)有方法多為頻域計(jì)算方法，為此本文實(shí)現(xiàn)了一種建筑物防雷系統(tǒng)(Lightning Protection System，LPS)瞬態(tài)計(jì)算的時(shí)域計(jì)算模型，即結(jié)合修正鏡像法（Modified Image Method，MIM）的全頻譜卷積宏模型（Full-Spectrum

3、 Convolution Macro-modeling，F(xiàn)SCM）全波部分元等效電路（Partial Element Equivalent Circuit，PEEC）法。結(jié)合修正鏡像法的全頻譜卷積宏模型全波部分元等效電路（MIM-FSCM-PEEC）模型可充分考慮導(dǎo)體間耦合的延時(shí)效應(yīng)，便于求解和分析節(jié)點(diǎn)電壓和支路電流，且具有較高計(jì)算精度。通過(guò)算例仿真并與試驗(yàn)結(jié)果、CDEGS計(jì)算結(jié)果和不考慮時(shí)延效應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)PEEC計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，本文采

4、用的計(jì)算模型相比準(zhǔn)靜態(tài)PEEC法計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，由于本文方法是一個(gè)時(shí)域計(jì)算模型，而CDEGS是頻域計(jì)算方法，時(shí)域求解在處理非線性問(wèn)題時(shí)具有很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)本文模型也適用地上和地下多導(dǎo)體系統(tǒng)單獨(dú)或聯(lián)合建模。
　　將MIM-FSCM-PEEC方法應(yīng)用于建筑物防雷系統(tǒng)（LPS）的特性研究，計(jì)算并分析不同雷電流波形、不考慮互改進(jìn)電感（互改進(jìn)電位系數(shù)）、不同導(dǎo)體分段、不同導(dǎo)體直徑和不同土壤電阻率等對(duì)LPS特性的影響，為建筑物的防雷設(shè)計(jì)提供了