基于TLM法的电气电路及电气设备电磁场的分析研究

作     者：鲍景宽 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李凤霞

授予年度：2010年

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：传输线模型法 数值计算方法 电磁场 科学论证 参数运算 数值模拟 

摘      要：自上世纪70年代***和***根据电磁波的惠更斯原理提出时间空间域内电磁场的全波分析方法——传输线模型方法(Transmission Line Method,,TLM)以来,TLM方法作为电磁场数值计算方法之一,已随着计算机技术的提高获得了飞速的发展。TLM法物理过程概念清晰,便于计算机程序的实现,可用于电力系统输电线电压、电流的变化及远距离、超高压电力传输线的电磁场分析与运算,已被应用于实现高速IC特性模拟,也可用于微带线的模拟、应用TLM法求解硅铁电弧炉电磁场等,总之它可以用于数值模拟电磁波的传输、散射特性,也可以用于分析电磁场、热传导、声波等领域,而近些年来也有越来越多的人用TLM方法计算和模拟。 近些年来,随着超大规模集成电路的快速发展及电力输电系统规模的不断扩大,传输线暂态响应的研究受到了众多学者的关注,国内外期刊发表了大量有关传输线研究的文章。但是传输线方程解析解的研究成果都是根据行波的物理传播规律得到的,缺乏真正可行性和科学性的论证,缺乏严密的数学推导过程,介绍这一方面的文献是少之又少,本文运用电气学和数学知识,在理论上验证了传输线模型法的正确性,推导出了一维、二维传输线模型的建立过程及参数等效计算,在建模和推导过程中可以发现传输线模型法的模型优势,同时对三维扩展型结点传输线模型法和凝缩型结点传输线模型法进行了探讨,结合各种边界处理方式的优点推导得出了三维对称超凝缩型结点传输线法(Symmetrical Super-Condensed Node Transmission Line Method,SSCN TLM)。 在本文第五章将传输线模型法运用到了动态电路的求解、三相电力传输线的模拟运算以及电弧炉电磁场的计算,从中验证了TLM方法的在电气领域的应用,同时也阐述了该方法的优越性。