[发明专利]一种建立多芯屏蔽动力电缆频变多导体传输线模型的方法

说明书

一种建立多芯屏蔽动力电缆频变多导体传输线模型的方法，测量多芯屏蔽动力电缆的共模阻抗与差模阻抗，建立共模阻抗与差模阻抗的等效电路模型，间接推导出多芯屏蔽动力电缆多导体传输线中频变单位长度电参数，分别反演出电阻、电感、电容与电导的极点‑留数形式的有理函数多项式逼近，此时系统为稳定系统，当该稳定系统与无源网络、有源网络连接时，分别处理，实现单位长度频变电参数宽频等效电路中元件的无源化。本发明不仅考虑其结构不对称性对多导体传输线模型中电参数频变特性的影响，而且有效隔离了周围电磁干扰对阻抗测量结果的影响，提高了其测量精度；该方法适用于结构简单的动力电缆，通信线缆以及分裂导线等模型的频变多导体传输线建模。

技术领域

本发明涉及动力电缆宽频建模，具体涉及一种建立多芯屏蔽动力电缆频变多导体传输线模型的方法。

背景技术

根据国际无线电干扰特别委员会CISPR.22标准，传导电磁干扰的频率范围为150kHz～30MHz。在该频率范围内，电机变频驱动系统中，连接变频器输入与输出的动力电缆的尺寸相对于传导电磁干扰最小波长一般属于“电大尺寸”。为了准确建立其模型，应采用多导体传输线分布参数模型。

动力电缆结构通常较复杂，呈现一定的不对称性；除动力线与地线外，往往还有温度控制线等，多根导体按照一定节距扭绞在一起；此外，控制线及动力线周围还有一定覆盖面积的编织屏蔽层。

由于集肤效应与邻近效应的共同影响，使得导体内部电流密度分布不均匀；频率越大，电流密度分布越不均匀，造成电阻与电感参数的频变特性越明显。

而且，电缆绝缘材料介电常数的频变特性导致其单位长度电容与电导也随频率变化。因此，为了建立准确的动力电缆多导体传输线模型，应考虑其单位长度电阻、电感、电容以及电导等分布参数的频变特性。

多导体传输线分布参数的获得主要有解析解法，数值法以及实验测量法等三种。解析解法能够精确处理结构简单的电缆模型，易考虑集肤效应对频变电阻的影响，但是电参数的频变特性很难考虑；数值方法便于计算结构较复杂的电缆，同时易考虑集肤效应与邻近效应，但对于具有编织屏蔽层及绞合缠绕的屏蔽电缆，其建模较复杂，且材料电参数的频变特性往往难以考虑；而实验测量法对传输线频变电参数的获取具有准确、快速、直接等优势，但测量结果也易受阻抗分析仪精度及周围电磁干扰的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建立多芯屏蔽动力电缆频变多导体传输线模型的方法，该方法可以同时考虑动力电缆结构不对称性，集肤效应，邻近效应以及介质损耗等因素的影响。且频变电参数的等效电路宏模型是端口无源的，其中元件也是无源的，即严格无源的。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案实现。

一种建立多芯屏蔽动力电缆频变多导体传输线模型的方法，包括以下步骤：第一步：根据共模阻抗与差模阻抗的定义，在电磁屏蔽室中，采用阻抗分析仪分别测量多芯屏蔽动力电缆不同接线方式时的共模阻抗与差模阻抗；

第二步：在第一步基础上，建立共模阻抗与差模阻抗的等效电路模型，间接推导出多芯屏蔽动力电缆多导体传输线中频变单位长度电参数，包括电阻、电感、电容与电导；

第三步：依据第二步得出的多芯屏蔽动力电缆多导体传输线中频变单位长度电参数，分别反演出电阻、电感、电容与电导的极点-留数形式的有理函数多项式逼近，该有理函数多项式包括常数项和比例项，实数极点项以及共轭复数极点对项；由于该有理函数多项式的极点的实数部分小于零，因此该多项式逼近系统为稳定系统；

当该稳定系统与无源网络连接时生成不稳定的新系统时，此时的系统端口是有源的，则进行步骤四；

当该稳定系统与无源网络连接时生成稳定的新系统时，此时的系统端口是无源的，则进行步骤五；