CN110188381B - 一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法及系统 - Google Patents

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CN110188381B CN201910316011.3A CN201910316011A CN110188381B CN 110188381 B CN110188381 B CN 110188381B CN 201910316011 A CN201910316011 A CN 201910316011A CN 110188381 B CN110188381 B CN 110188381B
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Abstract

本发明提供了一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法及系统，包括：基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到电路就是用于电磁干扰预测的仿真模型；所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。本发明提供的仿真建模方法具有建模速度快、精度高、易收敛的优势。本发明提供的仿真建模方法具有建模速度快、精度高、易收敛的优势。

Description

一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法及系统
技术领域
本发明涉及系统级电磁干扰仿真预测领域，具体涉及一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法及系统。
背景技术
随着高压高功率电驱动技术的发展，由此引发的电磁兼容性问题不断被暴露。传统的基于经验和测试的后验手段已难以发现和解决电驱动系统引入的电磁发射，必须通过仿真预测的方式早起介入，才有可能支撑整车的电磁兼容性设计。
对涵盖高压电池组、逆变器、电机负载等大功率设备的电驱动系统来说，采用集总时域电路仿真建模往往难以收敛，其适用范围通常仅限于低频传导发射且预测精度差。若采用集中频域电路仿真建模，虽具备仿真快速、易收敛的优点，但由于建模简化和寄生参数提取困难的缺点，电磁干扰预测精度难以保证。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的建模难以收敛、预测精度差问题，本发明提供一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法及系统。
本发明提供的技术方案是：一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法及系统，包括：
一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，包括：
基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到电路就是用于电磁干扰预测的仿真模型；
所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。
优选的，所述将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线，包括：
基于设定标准负载阻抗，采用端口阻抗频域函数，将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线。
优选的，所述端口阻抗频域函数如下式：
z(f)＝z0×(1+s(f))/(1-s(f))
式中：z(f)为端口阻抗频域函数；z0为同轴标准负载阻抗；s(f)为端口网络散射参数特性曲线函数。
优选的，所述基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数，包括：
S1、设定有理近似值，基于所述有理近似值的极点确定初始值；
S2、将所述端口阻抗频域函数乘以所述有理近似值得到一个关于留数cn、极点an、常数d和h的线性方程，并进行处理得到各个频率点的线性关系；
S3、在频率区间上进行采样得到一组采样频率，并将所述采样频率带入各频率点的线性关系中得到方程组；
S4、求解所述方程组得到留数cn、极点an、常数d和h进而得到矢量拟合函数的拟合形式；
S5、将所述有理近似值的零点作为所述矢量拟合函数的初始极点求解所述矢量拟合函数，并判断是否收敛；
S6、若不收敛则重复步骤S1至S5，直到达到收敛标准得到最终的矢量拟合函数。
优选的，所述初始值，按下式计算：
Figure BDA0002032413960000021
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000022
为函数σ(s)的留数；
Figure BDA0002032413960000023
为函数σ(s)的极点；
优选的，所述线性方程，如下式所示：
Figure BDA0002032413960000031
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000032
为函数σ(s)的留数；
Figure BDA0002032413960000033
为函数σ(s)的极点；函数σ(s)与函数f(s)的乘积式与辅助函数σ(s)具有相同的极点
Figure BDA0002032413960000034
函数σ(s)的d+sh项被强制为1；
优选的，所述各个频率点的线性关系，如下式所示：
(σf)fit(s)＝(σ)fit(s)f(s)
式中：(σf)fit(s)为第一有理函数；(σ)fit(s)为第二有理函数。
优选的，所述矢量拟合函数的拟合形式，如下所示：
Figure BDA0002032413960000035
式中：f(s)为标量函数；(σf)fit(s)为第一有理函数；(σ)fit(s)为第二有理函数。
优选的，所述矢量拟合函数如下式所示：
Figure BDA0002032413960000036
式中：s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；cn为留数项；极点an为实数或者共轭复数对；d和h为常数；f(s)为标量函数，N为已知的近似阶数。
优选的，所述将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路包括：
将所述矢量拟合函数分别转化为常数项d和一次项h的等效电路；以及极点和留数为实数时的等效电路和/或极点和留数为共轭复数对时的等效电路；
其中，所述常数项d和一次项h的等效电路为RL串联电路、极点和留数为实数时的等效电路为RC并联电路、极点和留数为共轭复数对时的等效电路为由第二电容、第二电感和第三第四两个电阻构成的电路，且所述d和h为非零实数；
优选的，所述将所述矢量拟合函数转化为常数项d和一次项h的等效电路中的RL串联电路的计算式如下：
R1＝d
L1＝h
式中：R1为RL串联电路中的电阻；L1为RL串联电路中的电感；
优选的，所述极点和留数为实数时的等效电路中的RC并联电路中的计算式如下：
Figure BDA0002032413960000041
Figure BDA0002032413960000042
式中：R2为RC并联电路中的电阻；cn为留数项；an为极点为实数；C1为RC并联电路中的电容；
优选的，所述第二电容按下式计算：
Figure BDA0002032413960000043
式中：C2为第二电容；cn和cn+1分别为n项留数和n+1项留数；
所述第二电感按下式计算：
Figure BDA0002032413960000044
式中：an为极点为共轭复数对；L2为第二电感；
所述第三电阻按下式计算：
R3＝-(cnan+1+cn+1an)C2L2
式中：R3为第三电阻；
所述第四电阻按下式计算：
Figure BDA0002032413960000045
式中：R4为第四电阻。
一种用于电磁干扰预测的仿真系统，包括：转换模块、拟合模块和等效模块；
所述转换模块：基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
所述拟合模块：用于基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
所述等效模块：用于将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到相应的电机性电路模型等效电路实现建模；
所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。
优选的，所述拟合模块具体包括：
S1、设定有理近似值，基于所述有理近似值的极点确定初始值；
S2、将所述端口阻抗频域函数乘以所述有理近似值得到一个关于留数cn、极点an、常数d和h的线性方程，并进行处理得到各个频率点的线性关系；
S3、在频率区间上进行采样得到一组采样频率，并将所述采样频率带入各频率点的线性关系中得到方程组；
S4、求解所述方程组得到留数cn、极点an、常数d和h进而得到矢量拟合函数的拟合形式；
S5、将所述有理近似值的零点作为所述矢量拟合函数的初始极点求解所述矢量拟合函数，并判断是否收敛；
S6、若不收敛则重复步骤S1至S5，直到达到收敛标准得到最终的矢量拟合函数；
优选的，所述有理近似函数，如下所示：
Figure BDA0002032413960000051
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000052
为函数σ(s)的留数
Figure BDA0002032413960000053
为函数σ(s)的极点；
所述线性方程如下式所示：
Figure BDA0002032413960000061
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000062
为函数σ(s)的留数；
Figure BDA0002032413960000063
为函数σ(s)的极点；函数σ(s)与函数f(s)的乘积式与辅助函数σ(s)具有相同的极点
Figure BDA0002032413960000064
函数σ(s)的d+sh项被强制为1；
所述矢量拟合函数，如下式所示：
Figure BDA0002032413960000065
式中：s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；cn为留数项；极点an为实数或者共轭复数对；d和h为常数；f(s)为标量函数，N为已知的近似阶数；
优选的，所述等效模块，包括：第一等效子模块、第二等效子模块、第三等效子模块和合并子模块；
所述第一等效子模块用于：将所述矢量拟合函数分别转化为常数项d和一次项h的等效电路；
所述第二等效子模块用于：将极点和留数为实数时的等效电路；
所述第三等效子模块用于：将极点和留数为共轭复数对时的等效电路；
所述合并子模块用于，基于第一子模块和第二种等效子模块第三种等效子模块的一种或两种串联得到相应的电机模型等效电路；
优选的，所述第一等效子模块包括：将常数项等效为第一电阻，将一次项等效为第一电感，将第一点租和第一电感串联得到第一等效子模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种电机共模特性快速建模方法，包括：基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到电路就是用于电磁干扰预测的仿真模型；所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。本发明提供的仿真建模方法具有建模速度快、精度高、易收敛的优势。
(2)本发明提出的一种电机共模特性快速建模方法及系统，将测试与仿真建模两种方式进行系统地结合，规避了集总电路建模精度差、参数提取困难的缺点。
(3)本发明提出的一种电机共模特性快速建模方法及系统，可以在不需要知道电机系统内部的具体电路及参数情况下，只针对电机的端口特性进行宽带建模，建立高精度的多阶电路模型，提高仿真效率。
(4)本发明提出的一种电机共模特性快速建模方法及系统，所构建的电机模型对电机静止及动态运行工况下的电磁干扰预测均适用。
附图说明
图1为本发明的一种电机共模特性快速建模方法及系统流程图；
图2为本发明的获取设定带宽下电机静态共模端口网络散射参数的测试系统原理示意图；
图3为本发明的基于矢量拟合法对端口阻抗参数进行有理式拟合的方法流程图；
图4为本发明的所构建的电机共模阻抗等效电路示意图；
图5为本发明的验证实例电机测试散射参数结果示意图；
图6为本发明的验证实例电机阻抗参数转换结果示意图；
图7为本发明的验证实例电机等效电路示意图；
图8为本发明的所建模拟合结果与电机静态阻抗测试数据对比示意图；
图9为本发明的所建模拟合结果与电机动态工况下的阻抗测试数据对比示意图；
图中：1为矢量网络分析仪；2为15cm同轴线；3为三根短导线芯线；4为金属接头；5和6均为转接头；7为电机负载；8为矢网分析仪端口；10为常数项和一次项对应的等效电路；11为实数极点对应的等效电路；12极点和留数为共轭复数对应的等效电路。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：
一种电机共模特性快速建模方法如图1所示，包括：
基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到电路就是用于电磁干扰预测的仿真模型；
所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。
S1：基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
采用矢量拟合法对端口阻抗参数进行有理式拟合，得到的有理式模型为：
Figure BDA0002032413960000081
其中，s＝jw表示复频率变量；w为角频率；留数项cn和极点an可为实数或者共轭复数对，d和h为常数，f(s)为一标量函数，N为已知的近似阶段。
S2：基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
采用矢量网络分析仪测试设定带宽下电机静态工模端口网络散射参数的具体实施方式为：
测试系统由一下几部分构成，分别为测试设备-矢量网络分析仪1、15cm同轴线2、三根并联短导线3、金属接头4、转接头5，6、和待测设备-电机负载7。矢量网络分析仪1的端口8连接15cm同轴线2，将同轴线2的芯线和屏蔽层分离，芯线连接转接头5，屏蔽层连接转接头6。三根短导线3一端分别连接电机7的三相端子8，另一端并联后接上金属接头4。转接头5和6分别于金属接头4和电机7的机壳相连。
对矢量网络分析仪1设定频带带宽，可以对电机共模特性进行测试，获取设定带宽下电机静态工模端口网络散射参数。
通过端口网络参数转换，将端口散射参数转换为端口阻抗参数。使用以下转换公式，将端口散射参数转换为端口阻抗参数。
z(f)＝z0×(1+s(f))/(1-s(f)) (2)
其中，z(f)表示端口阻抗频域函数，z0为同轴50Ω标准负载阻抗，s(f)为端口散射频域函数。
对于步骤三采用矢量拟合法对端口阻抗参数进行有理式拟合的具体实施方式为：矢量拟合法的具体拟合步骤为如下：
1)极点定位
通过引入一个有理近似σ(s)，并且事先指定σ(s)的极点为一系列初始值
Figure BDA0002032413960000091
Figure BDA0002032413960000092
式中σ(s)为一辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000093
和
Figure BDA0002032413960000094
分别为函数σ(s)的留数和极点。
将标量函数f(s)乘以辅助函数σ(s)可得，
Figure BDA0002032413960000095
上式函数σ(s)与函数f(s)的乘积式与辅助函数σ(s)具有相同的极点
Figure BDA0002032413960000096
函数σ(s)的d+sh项被强制为1。
将式(4a)的第二行代入第一行如下式所示：
Figure BDA0002032413960000097
上式可表示为
(σf)fit(s)＝(σ)fit(s)f(s) (4c)
其中函数(σf)fit(s)表征等式(4b)的左边，函数(σ)fit(s)表征等式右边第一项。
式(4c)是一个含未知数cn，
Figure BDA0002032413960000101
d，h的线性方程。对于各个频率点来说，可以看作为一个纯线性问题
Ax＝b (5a)
其中A为系数矩阵，x为解向量，b为已知向量。
对于在所关注的频率区间上采样，可得到一组采样频率s1，s2…sk…sn(n≥N)。将频点sk代入方程(5a)可得
Akx＝bk (5b)
其中，Ak为一系数矩阵，其第k行元素为：
Figure BDA0002032413960000102
式中f(sk)为一组测试数据，k为测试数据的编号(k＝1、2、…、N)；sk为其对应频点；
Figure BDA0002032413960000103
为其对应极点。
解向量x和已知向量b分别为：
Figure BDA0002032413960000104
bk＝f(sk) (8)
式中cN和
Figure BDA0002032413960000105
分别为第N项cn和
Figure BDA0002032413960000106
和bk为第k项b。通过解方程组(5a)，得到标量函数f(s)的拟合形式。将函数(4a)中每个部分分式之和写为分数形式，
Figure BDA0002032413960000107
Figure BDA0002032413960000108
其中，zn，
Figure BDA0002032413960000111
分别是(σf)fit(s)，(σ)fit(s)的零点。从式(9a)和(9b)得到
Figure BDA0002032413960000112
从上式可以看出，f(s)的极点与(σ)fit(s)的零点相等，这是由于(σf)fit(s)与(σ)fit(s)所选的初始极点相同，在除法计算中消去了初始极点。因此，通过计算(σ)fit(s)的零点，便可以得到匹配原函数f(s)的一系列极点，它可以比较好地拟合f(s)。具体计算方法为：在求解(5a)完成后(未知量cn，
Figure BDA0002032413960000113
d，h求出)，设矩阵H为
H＝A-bc-T (11)
其中，A是一对角阵，其对角线元素是求出的初始极点；b是一列向量，其所有元素为1；c-T为一行向量，其所有元素是σ(s)的留数；而(σ)fit(s)的零点即为矩阵H的特征值(求解本征值)。
2)计算留数
通常，在完成步骤1)之后，可以直接通过计算得到f(s)的留数。但是，通过将σ(s)的零点作为f(s)的一组新极点，an来求解式(1)往往能获得更为精确的结果。如此一来，求解问题将再次变为一个Ax＝b的纯线性问题，其中待求解未知量x为cn，d，h。为了使结果收敛，需要把得到的新极点作为初始极点，然后重复步骤1)、2)直到达到收敛标准σ(s)＝1，即所有的
Figure BDA0002032413960000114
以上步骤的流程图如图3所示。
S3：将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到电路就是用于电磁干扰预测的仿真模型；
在得到矢量拟合函数后，将网络函数f(s)转化为相应的等效电路。
f(s)转化为相应的等效电路求解过程分为三个步骤：(1)常数项d和一次项h的等效电路；(2)极点和留数为实数时的等效电路；(3)极点和留数为共轭复数对时等效电路。
1)常数项d和一次项e。
其阻抗形式下的等效电路，如图4[10]所示，常数项和一次项对应的等效电路10为RL串联电路。参数R和L的值分别为：
Figure BDA0002032413960000123
2)极点和留数为实数。
其阻抗形式下的等效电路，如图3[11]所示，实数极点对应的等效电路11为RC并联电路。参数R和C的值分别为：
Figure BDA0002032413960000121
3)极点和留数为共轭复数。
其阻抗形式下的等效电路，如图4[12]所示，极点和留数为共轭复数对应的等效电路12为其各参数值分别为：
Figure BDA0002032413960000122
通过将式(1)中的阻抗函数f(s)分解为以上三组分式，并且每组分式用一个相应的子电路等效，最后将所有的子电路按照串联方式连接，即可得到f(s)对应的电机共模阻抗等效电路实现建模，如图4所示进而对电机进行电磁干扰仿真预测。
实施例2：
结合图2，验证对象为一额定功率140kW，额定电压600Vdc，最高扭矩为2500Nm的永磁同步电机。从图2中可以看到，矢量网络分析仪的端口与电机的三相端子通过并联短接线和同轴线相连。由于矢量网络分析仪采样点数的限制(最多能采1600个点)，本次带内采样采用分段采样的方法，即在100KHz-1MHz，1MHz-10MHz，10MHz-120MHz对数频带内分别采1600点，以保障数据的连续性。
测试得到的共模散射参数幅度和相位频域特性曲线分别如图5(a)和(b)所示。
通过步骤二，将共模端口散射参数换算为阻抗参数，转换后的阻抗参数幅度和相位频域特性曲线分别如图6(a)和(b)所示
通过步骤三，将阻抗参数进行七阶矢量拟合，按照图3流程图给出的步骤迭代求解拟合式中极点、留数、常数和一次项等参数。通过步骤四，得到实例电机的等效电路如图7所示。拟合的元件参数表如下：
Figure BDA0002032413960000131
本发明验证实例所建模型拟合结果与测试数据的对比图如图8所示，幅度和相位分别如图8(a)和8(b)所示；从图中可以看到，幅度和相位在100kHz～120MHz带内具有相当高的拟合精度。
本发明验证实例所建模型拟合结果与电机动态工况下的阻抗测试数据对比图如图9所示。从图中可以看到，在电机700rpm，100Nm工况运转情况下，在低于400kHz的频带内，电机的动态阻抗比静态阻抗最大高10倍。图9也进一步证明了在设定频带范围内，拟合曲线与动态阻抗曲线在较宽频带内有很高的一致性。
实施例3：
基于同一种构思本发明还提供一种用于电磁干扰预测的仿真系统，包括：转换模块、拟合模块和等效模块；
所述转换模块：基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
所述拟合模块：用于基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
所述等效模块：用于将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到相应的电机性电路模型等效电路实现建模；
所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。
所述拟合模块具体包括：
S1、设定有理近似值，基于所述有理近似值的极点确定初始值；
S2、将所述端口阻抗频域函数乘以所述有理近似值得到一个关于留数cn、极点an、常数d和h的线性方程，并进行处理得到各个频率点的线性关系；
S3、在频率区间上进行采样得到一组采样频率，并将所述采样频率带入各频率点的线性关系中得到方程组；
S4、求解所述方程组得到留数cn、极点an、常数d和h进而得到矢量拟合函数的拟合形式；
S5、将所述有理近似值的零点作为所述矢量拟合函数的初始极点求解所述矢量拟合函数，并判断是否收敛；
S6、若不收敛则重复步骤S1至S5，直到达到收敛标准得到最终的矢量拟合函数。
所述有理近似函数，如下所示：
Figure BDA0002032413960000151
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000152
为函数σ(s)的留数
Figure BDA0002032413960000153
为函数σ(s)的极点；
所述线性方程如下式所示：
Figure BDA0002032413960000154
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure BDA0002032413960000155
为函数σ(s)的留数；
Figure BDA0002032413960000156
为函数σ(s)的极点；函数σ(s)与函数f(s)的乘积式与辅助函数σ(s)具有相同的极点
Figure BDA0002032413960000157
函数σ(s)的d+sh项被强制为1；
所述矢量拟合函数，如下式所示：
Figure BDA0002032413960000158
式中：s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；；cn为留数项；极点an为实数或者共轭复数对；d和h为常数；f(s)为标量函数，N为已知的近似阶数。
所述等效模块，包括：第一等效子模块、第二等效子模块、第三等效子模块和合并子模块；
所述第一等效子模块用于：将所述矢量拟合函数分别转化为常数项d和一次项h的等效电路；
所述第二等效子模块用于：将极点和留数为实数时的等效电路；
所述第三等效子模块用于：将极点和留数为共轭复数对时的等效电路；
所述合并子模块用于，基于第一子模块和第二种等效子模块第三种等效子模块的一种或两种串联得到相应的电机模型等效电路。
所述第一等效子模块包括：将常数项等效为第一电阻，将一次项等效为第一电感，将第一点租和第一电感串联得到第一等效子模块。
所述将所述矢量拟合函数转化为常数项d和一次项h的等效电路中的RL串联电路的计算式如下：
R1＝d
L1＝h
式中：R1为RL串联电路中的第一电阻；L1为RL串联电路中的第一电感。
所述极点和留数为实数时的等效电路中的RC并联电路中的计算式如下：
Figure BDA0002032413960000161
Figure BDA0002032413960000162
式中：R2为RC并联电路中的电阻；cn为留数项；an为极点为实数；C1为RC并联电路中的电容；
所述第二电容按下式计算：
Figure BDA0002032413960000163
式中：C2为第二电容；cn和cn+1分别为n项留数和n+1项留数；
所述第二电感按下式计算：
Figure BDA0002032413960000164
式中：an为极点为共轭复数对；L2为第二电感；
所述第三电阻按下式计算：
R3＝-(cnan+1+cn+1an)C2L2
式中：R3为第三电阻；
所述第四电阻按下式计算：
Figure BDA0002032413960000165
式中：R4为第四电阻。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，其特征在于，包括：
基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到电路就是用于电磁干扰预测的仿真模型；
所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角；
所述将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路包括：
将所述矢量拟合函数分别转化为常数项d和一次项h的等效电路；以及极点和留数为实数时的等效电路和/或极点和留数为共轭复数对时的等效电路；
其中，所述常数项d和一次项h的等效电路为RL串联电路、极点和留数为实数时的等效电路为RC并联电路、极点和留数为共轭复数对时的等效电路为由第二电容、第二电感和第三第四两个电阻构成的电路，且所述d和h为非零实数；
所述将所述矢量拟合函数转化为常数项d和一次项h的等效电路中的RL串联电路的计算式如下：
R1＝d
L1＝h
式中：R1为RL串联电路中的电阻；L1为RL串联电路中的电感；
所述极点和留数为实数时的等效电路中的RC并联电路中的计算式如下：
Figure QLYQS_1
Figure QLYQS_2
式中：R2为RC并联电路中的电阻；cn为留数项；an为n项极点；C1为RC并联电路中的电容；
所述第二电容按下式计算：
Figure QLYQS_3
式中：C2为第二电容；cn和cn+1分别为n项留数和n+1项留数；
所述第二电感按下式计算：
Figure QLYQS_4
式中：an为n项极点；L2为第二电感；
所述第三电阻按下式计算：
R3＝-(cnan+1+cn+1an)C2L2
式中：R3为第三电阻；an+1为n+1项极点；
所述第四电阻按下式计算：
Figure QLYQS_5
式中：R4为第四电阻。
2.如权利要求1所述的一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建的方法，其特征在于，所述将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线，包括：
基于设定标准负载阻抗，采用端口阻抗频域函数，将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线。
3.如权利要求2所述的一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，其特征在于，所述端口阻抗频域函数如下式：
z(f)＝z0×(1+s(f))/(1-s(f))
式中：z(f)为端口阻抗频域函数；z0为同轴标准负载阻抗；s(f)为端口网络散射参数特性曲线函数。
4.如权利要求3所述的一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，其特征在于，所述基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数，包括：
S1、设定有理近似值，基于所述有理近似值的极点确定初始值；
S2、将所述端口阻抗频域函数乘以所述有理近似值得到一个关于留数cn、极点an、常数d和h的线性方程，并进行处理得到各个频率点的线性关系；
S3、在频率区间上进行采样得到一组采样频率，并将所述采样频率带入各频率点的线性关系中得到方程组；
S4、求解所述方程组得到留数cn、极点an、常数d和h进而得到矢量拟合函数的拟合形式；
S5、将所述有理近似值的零点作为所述矢量拟合函数的初始极点求解所述矢量拟合函数，并判断是否收敛；
S6、若不收敛则重复步骤S1至S5，直到达到收敛标准得到最终的矢量拟合函数。
5.如权利要求4所述的一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，其特征在于，所述初始值，按下式计算：
Figure QLYQS_6
式中：N为已知的近似阶数；σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure QLYQS_7
为函数σ(s)的留数；
Figure QLYQS_8
为函数σ(s)的极点；s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；
所述线性方程，如下式所示：
Figure QLYQS_9
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure QLYQS_10
为函数σ(s)的留数；
Figure QLYQS_11
为函数σ(s)的极点；函数σ(s)与函数f(s)的乘积式与辅助函数σ(s)具有相同的极点
Figure QLYQS_12
函数σ(s)的d+sh项被强制为1；
所述各个频率点的线性关系，如下式所示：
(σf)fit(s)＝vfit(s)f(s)
式中：(σf)fit(s)为第一有理函数；σfit(s)为第二有理函数。
6.如权利要求4所述的一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，其特征在于，所述矢量拟合函数的拟合形式，如下所示：
Figure QLYQS_13
式中：N为已知的近似阶数；f(s)为标量函数；(σf)fit(s)为第一有理函数；σfit(s)为第二有理函数；s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；Zn和
Figure QLYQS_14
分别为(σf)fit(s)和σfit(s)的零点。
7.如权利要求4所述的一种用于电磁干扰预测的仿真模型的构建方法，其特征在于，所述矢量拟合函数如下式所示：
Figure QLYQS_15
式中：s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；cn为留数项；极点an为实数或者共轭复数对；d和h为常数；f(s)为标量函数，N为已知的近似阶数。
8.一种用于电磁干扰预测的仿真系统，其特征在于，包括：转换模块、拟合模块和等效模块；
所述转换模块：基于测试系统的带宽获取电机静态共模端口网络散射参数特性曲线并将所述电机静态共模端口网络散射参数特性曲线转换为端口阻抗参数特性曲线；
所述拟合模块：用于基于矢量拟合法对所述端口阻抗参数特性曲线对应的函数关系进行有理式拟合，得到矢量拟合函数；
所述等效模块：用于将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路，并将所述子电路进行连接得到相应的电机性电路模型等效电路实现建模；
所述将所述矢量拟合函数按照设定规则等效为多个子电路包括：
将所述矢量拟合函数分别转化为常数项d和一次项h的等效电路；以及极点和留数为实数时的等效电路和/或极点和留数为共轭复数对时的等效电路；
其中，所述常数项d和一次项h的等效电路为RL串联电路、极点和留数为实数时的等效电路为RC并联电路、极点和留数为共轭复数对时的等效电路为由第二电容、第二电感和第三第四两个电阻构成的电路，且所述d和h为非零实数；
所述将所述矢量拟合函数转化为常数项d和一次项h的等效电路中的RL串联电路的计算式如下：
R1＝d
L1＝h
式中：R1为RL串联电路中的电阻；L1为RL串联电路中的电感；
所述极点和留数为实数时的等效电路中的RC并联电路中的计算式如下：
Figure QLYQS_16
Figure QLYQS_17
式中：R2为RC并联电路中的电阻；cn为留数项；an为n项极点；C1为RC并联电路中的电容；
所述第二电容按下式计算：
Figure QLYQS_18
式中：C2为第二电容；cn和cn+1分别为n项留数和n+1项留数；
所述第二电感按下式计算：
Figure QLYQS_19
式中：an为n项极点；L2为第二电感；
所述第三电阻按下式计算：
R3＝-(cnan+1+cn+1an)C2L2
式中：R3为第三电阻；
所述第四电阻按下式计算：
Figure QLYQS_20
式中：R4为第四电阻；an+1为n+1项极点；
所述共模端口网络散射参数，包括：幅度和相角。
9.如权利要求8所述的仿真系统，其特征在于，所述拟合模块具体包括：
S1、设定有理近似值，基于所述有理近似值的极点确定初始值；
S2、将所述端口阻抗频域函数乘以所述有理近似值得到一个关于留数cn、极点an、常数d和h的线性方程，并进行处理得到各个频率点的线性关系；
S3、在频率区间上进行采样得到一组采样频率，并将所述采样频率带入各频率点的线性关系中得到方程组；
S4、求解所述方程组得到留数cn、极点an、常数d和h进而得到矢量拟合函数的拟合形式；
S5、将所述有理近似值的零点作为所述矢量拟合函数的初始极点求解所述矢量拟合函数，并判断是否收敛；
S6、若不收敛则重复步骤S1至S5,直到达到收敛标准得到最终的矢量拟合函数；
辅助有理近似函数，如下所示：
Figure QLYQS_21
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure QLYQS_22
为函数σ(s)的留数
Figure QLYQS_23
为函数σ(s)的极点；
所述线性方程如下式所示：
Figure QLYQS_24
式中：σ(s)为辅助有理近似函数；
Figure QLYQS_25
为函数σ(s)的留数；
Figure QLYQS_26
为函数σ(s)的极点；函数σ(s)与函数f(s)的乘积式与辅助函数σ(s)具有相同的极点
Figure QLYQS_27
函数σ(s)的d+sh项被强制为1；
所述矢量拟合函数，如下式所示：
Figure QLYQS_28
式中：s为复频率变量，s＝jw，w为角频率；cn为留数项；极点an为实数或者共轭复数对；d和h为常数；f(s)为标量函数，N为已知的近似阶数；
所述等效模块，包括：第一等效子模块、第二等效子模块、第三等效子模块和合并子模块；
所述第一等效子模块用于：将所述矢量拟合函数分别转化为常数项d和一次项h的等效电路；
所述第二等效子模块用于：将极点和留数为实数时的等效电路；
所述第三等效子模块用于：将极点和留数为共轭复数对时的等效电路；
所述合并子模块用于，基于第一子模块和第二种等效子模块第三种等效子模块的一种或两种串联得到相应的电机模型等效电路；
所述第一等效子模块包括：将常数项等效为第一电阻，将一次项等效为第一电感，将第一电阻和第一电感串联得到第一等效子模块。
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