CN112180179A - 一种电磁兼容分析方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电磁兼容分析方法，该方法包括：获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数；根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路；根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。该方法通过获得敏感设备负载的阻抗频域特性参数，根据敏感设备的负载在不同的电磁干扰频段下的阻抗频域特性参数变化，建立所述敏感设备负载的等效电路。然后，用该等效电路替换传统电磁兼容分析中的敏感设备的固定阻抗负载，从而优化敏感设备的负载的模型，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化。如此，准确地对敏感设备进行电磁兼容分析。

Description

一种电磁兼容分析方法及装置
技术领域
本申请涉及电磁分析领域，尤其涉及一种电磁兼容分析方法及装置。
背景技术
很多复杂设备的电气系统中同时包括了用于供电的电源线等供电设备，和用于传输弱电信号的通信设备。这两种设备通存在时，电源线等强电设备周围存在的电磁场会对传输弱电信号的通信设备造成一定的电磁干扰，这种干扰会对通信设备中传输的弱电信号造成一定的影响。通常，本技术领域将容易受到电磁干扰的通信设备叫做敏感设备。
为了了解所述敏感设备受电磁干扰的情况，通常会对其进行建模仿真分析。目前，对于敏感设备的建模仿真中，敏感设备的负载的阻抗通常采用固定的阻值。但，在实际的应用中，所述采用固定阻值描述敏感设备的负载的仿真模型，不能准确地对敏感设备负载进行电磁兼容分析。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种电磁兼容分析方法及装置，用于准确地对敏感设备进行电磁兼容分析。
为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
本申请实施例提供一种电磁兼容分析方法，所述方法包括：
获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数；
根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路；
根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
可选地，所述根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路，包括：
根据所述频域特性参数，获得用以描述负载阻抗特性的解析式模型；
根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路。
可选地，所述解析式模型包括：所述敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，经过矢量匹配拟合后得到的有理式。
可选地，所述根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路，包括：
根据所述解析式模型，运用导纳综合理论建立所述敏感设备负载的等效电路。
可选地，所述获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，包括：
针对所述敏感设备负载的接口位置，通过阻抗分析仪获得所述敏感设备负载在预设频段的阻抗的频域特性参数。
可选地，所述预设频段为100KHz到100MHz。
可选地，所述敏感设备负载包括：
用于传输弱电信号的通信设备的负载。
本申请实施例还提供了一种电磁兼容分析装置，所述装置包括：
获取单元、建立单元和分析单元；
所述获取单元用于，获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数；
所述建立单元用于，根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路；
所述分析单元用于，根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
可选地，所述建立单元，包括：
获取子单元和建立子单元；
所述获取子单元用于，根据所述频域特性参数，获得用以描述负载阻抗特性的解析式模型；
所述建立子单元用于，根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路。
可选地，所述解析式模型包括：所述敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，经过矢量匹配拟合后得到的有理式。
可选地，所述建立子单元用于：
根据所述解析式模型，运用导纳综合理论建立所述敏感设备负载的等效电路。
可选地，所述获取单元用于：
针对所述敏感设备负载的接口位置，通过阻抗分析仪获得所述敏感设备负载在预设频段的阻抗的频域特性参数。
可选地，所述预设频段为100KHz到100MHz。
可选地，所述敏感设备负载包括：
用于传输弱电信号的通信设备的负载。
通过上述技术方案可知，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供了一种电磁兼容分析方法，通过获得敏感设备负载的阻抗频域特性参数，根据同一敏感设备的负载在不同的电磁干扰频段下的阻抗频域特性参数变化，即阻抗的幅值的变化量和相位的变化量，建立所述敏感设备负载的等效电路，用该等效电路替换传统电磁兼容分析中的敏感设备的固定阻抗负载，从而优化敏感设备的负载的模型，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化。如此，准确地对敏感设备进行电磁兼容分析。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电磁兼容分析方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种根据所述频域特性参数建立所述敏感设备负载的等效电路的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种阻抗特性的解析式f(s)常数项和一次项的等效电路图；
图4为本申请实施例提供的一种阻抗特性的解析式f(s)通项的一种等效电路；
图5为本申请实施例提供的一种阻抗特性的解析式f(s)通项的另一种等效电路；
图6为本申请实施例提供的一种敏感设备负载阻抗的幅值特性曲线图；
图7为本申请实施例提供的一种敏感设备负载阻抗的相位特性曲线图；
图8为本申请实施例提供的一种敏感设备的负载的等效电路图；
图9为本申请实施例提供的一种电磁兼容分析装置的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种建立单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
发明人在研究中发现，同一敏感设备的负载在不同的电磁干扰频段下,其阻抗频域特性参数也不同。即，随着敏感设备周围的电磁干扰频段变化，敏感设备负载的阻抗的幅值和相位也在变化。因此，传统技术中采用固定阻值描述敏感设备的负载的仿真模型，不能准确地对敏感设备进行电磁兼容分析。
鉴于此，发明人提出一种电磁兼容分析方法，该方法可以用于敏感设备的电磁兼容分析，该方法包括：获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值的变化量和相位的变化量；根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路；根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。由此可见，本申请实施例提供的电磁兼容分析方法可以优化敏感设备的负载的模型，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化。如此，能够对敏感设备进行准确的电磁兼容分析。
下面结合附图，详细说明本申请的各种非限制性实施方式。
示例性方法
参见图1，该图为本申请实施例提供的一种电磁兼容分析方法的流程示意图。图1所示的方法，可以由具备数据处理功能的控制器或者处理器执行，也可以由包括前述控制器或者处理器的设备执行，例如终端设备以及服务器，本申请实施例不具体限定。
在本实施例中，图1所示的方法例如可以通过以下步骤S101-S103实现。
S101：获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值的变化量和相位的变化量。
在本申请实施例中，为了获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，可以针对所述敏感设备负载的接口位置，通过阻抗分析仪获得所述敏感设备负载在预设频段的阻抗的频域特性参数。
考虑到不同敏感设备所处环境的电磁干扰频率不一样，所述预设频段指的是，所述敏感设备所处的实际环境可能存在的对敏感设备的有效干扰频段。在一些应用于动车组的实施例中，通过对动车组电磁干扰的测算，动车组对敏感设备的有效干扰频段大部分都在100KHz到100MHz之间，因此，在这些实施例中，所提及的预设频段可以为100KHz到100MHz。
在本申请实施例中，所述敏感设备负载指的是用于传输弱电信号的通信设备的负载。例如，在一些应用于动车组的实施例中，敏感设备包括但不限于速度传感器。
需要说明的是，在本申请实施例中，所述电磁干扰通常是来源于敏感设备附近的强信号干扰源，所述强信号干扰源指的是例如电源线等具有较强电磁场的强电设备。
S102：根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路。
具体地，将上述的频域特性参数代入线性电路的标准函数中，根据该函数建立虚拟的等效电路。
S103：根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
在本申请实施例中，S103在具体实现时，可以用所述敏感设备的等效电路替代传统的电磁兼容建模分析中固定阻值的敏感设备负载，再进行电磁兼容分析。
由此可见，本申请实施例提供的方法，可以通过获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路，用该等效电路替换传统电磁兼容分析中的敏感设备的固定阻抗负载，从而优化敏感设备的负载的模型，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化，从而对敏感设备进行准确的电磁兼容分析。
上述实施例提供的一种电磁兼容分析方法中的S102步骤，提出可以根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路。下面将结合附图具体介绍如何根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种根据所述频域特性参数建立所述敏感设备负载的等效电路的流程图。
本实施例提供的根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路的方法，可以通过如下步骤S201-S202实现。
S201：根据所述频域特性参数，得到用以描述负载阻抗特性的解析式模型。
在本申请实施例中，所述解析式模型包括，所述敏感设备负载的阻抗的频域特性参数经过矢量匹配拟合后得到的有理式。
S201在具体实现时，可以通过如下步骤a1至a2实现。
a1:根据电网络理论，线性电路的网络函数可表达为一个有理式，该有理式就是阻抗的频域特性参数的初始解析式：
Figure BDA0002718145610000061
根据导纳综合理论，
Figure BDA0002718145610000062
中不同的结构代表不同的电路。
a2:将步骤S101中获得的敏感设备负载的阻抗的频域特性参数和a1中的初始解析式导入矢量匹配法程序中，通过以下的运算得到f(s)的解析式。
(1)解析式f(s)中的常数项和一次项即a+bs可以等效为RL串联电路。
如图3所示，该图是本申请提供的一种阻抗特性的解析式f(s)常数项和一次项即a+bs的等效电路图，其中第一电阻R1的阻值为a，第二电感L1的电感值为b。
(2)在不同情况下，解析式f(s)中的通项
Figure BDA0002718145610000063
可以等效为两种不同的电路，接下来将介绍这两种电路：
①当rn与pn均为实数时，其对应的为RC并联电路，并联电路中的电阻值与电容值如下所示：
如图4所示，该图是本申请提供的一种阻抗特性的解析式f(s)通项
Figure BDA0002718145610000064
中rn和pn为实数的等效电路。
根据导纳综合理论，由
Figure BDA0002718145610000071
可知，第二电阻R2的阻值为
Figure BDA0002718145610000072
第一电容C1的电容值为
Figure BDA0002718145610000073
②当rn与pn不为实数，且通项
Figure BDA0002718145610000074
可以化为
Figure BDA0002718145610000075
和
Figure BDA0002718145610000076
其中rn与rn+1，pn与pn+1均为共轭复数对时，其对应的电路存在二阶特性，需要在等效电路中建立包含两个储能元件的电路，
如图5所示，该图是本申请提供的一种阻抗特性的解析式f(s)通项
Figure BDA0002718145610000077
中rn和pn为共轭复数的等效电路。
此电路中元件参数(第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电感L2)与函数解析式中参数的对应关系如下：
Figure BDA0002718145610000078
R3＝ECL
Figure BDA0002718145610000079
Figure BDA00027181456100000710
其中，中间量E，F和G分别为：
E＝-(pnrn+1+pn+1rn)；
F＝pnpn+1；
G＝-(pn+pn+1)
S202：根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路。
在本申请实施例中，S202在具体实现时，可以根据所述解析式模型，运用导纳综合理论建立所述敏感设备负载的等效电路。
需要说明的是，根据所述解析式模型建立的等效电路并不是实际存在的实体，等效电路中的电阻，可能会出现电阻值、电容值为负数的情况。这是因为，电感和电容并不仅限于实际生活中存在的电阻，电感和电容，实际上是为了方便技术虚拟的一种电路装置，实际可以由一系列的电路器件构成。
由此可见，本申请实施例提供的方法，可以通过根据电网理论得到阻抗的频域特性参数的初始解析式，再将步骤S101中的所述频域特性参数导入，得到用以描述负载阻抗特性的解析式模型，根据该模型可以准确地建立所述敏感设备负载的等效电路，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化。
接下来将通过一个具体应用实例来介绍本申请的技术方案，包括如下3个步骤：
(1)、获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数。
如图6所示，该图为本申请提供的一种敏感设备负载阻抗的幅值特性曲线图。如图7所示，该图为本申请提供的一种敏感设备负载阻抗的相位特性曲线图。图6和图7中的内容为本申请通过测量得到的敏感设备负载的阻抗的频域特性参数。
如图6所示，该曲线图中有三条曲线，其中Data曲线表示的是通过测量得到的敏感设备负载的阻抗的幅值特性参数；FRVF曲线表示幅值特性参数数据拟合的曲线；Deviation曲线表示的是上述两者的差值。
如图7所示，该曲线图中有两条曲线，其中Data曲线表示的是通过测量得到的敏感设备负载的阻抗的相位特性参数；FRVF曲线表示相位特性参数数据拟合的曲线。
(2)、根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路。
根据步骤(1)采集的负载的两个阻抗频域特性曲线图，设定矢量匹配法中迭代的初始解析式
Figure BDA0002718145610000081
其中N为通项
Figure BDA0002718145610000082
的个数，选取N为负载的阻抗频域曲线图的峰值个数的两倍，如(1)所示，本实施例中阻抗频域曲线图的峰值一共有3个，本实施例取N为6。
由矢量匹配法得到解析式如下：
Figure BDA0002718145610000091
上述描述负载阻抗特性的解析式f(s)包括了常数项a，一次项bs和通项
Figure BDA0002718145610000092
其中通项中的rn和pn为共轭复数对，根据上述负载阻抗特性的解析式f(s)可以建立所述敏感设备负载的等效电路，具体方法如下：
图8是本申请实施例得到的一种敏感设备的负载的等效电路图。
其中，负载阻抗特性的解析式f(s)中常数项和一次项即3.2721+1.1229×10-7s可建立如图3所示的阻抗特性的解析式f(s)常数项和一次项即a+bs的等效电路；
因此，根据步骤S202的方法，图8中电阻801的阻值为3.2721Ω，电感802的电感值为1.1229×10-7H。
此外，通项
Figure BDA0002718145610000093
中的rn和pn为共轭复数，因此负载阻抗特性的解析式f(s)中的通项：
Figure BDA0002718145610000094
可建立如图5中所示的阻抗特性的解析式f(s)通项
Figure BDA0002718145610000095
中rn和pn为共轭复数的等效电路。
因此，根据步骤S202的方法，图8中电阻811的阻值为10.825Ω、电感812的电感值为5.1743×10-6H、电阻813的阻值为951.4513Ω，电容814的电容值为193.7pF；
电阻821的阻值为-13.3631Ω、电感822的电感值为-3.248×10-6H、电阻823的阻值为-12.2278Ω，电容824的电容值为-73032pF；
电阻831的阻值为-6.6858Ω、电感832的电感值为589.26×10-6H、电阻833的阻值为33128Ω，电容834的电容值为371.09pF。
最后，将上述每一项代表的电路串联得到最终的敏感设备的负载的等效电路，最终电路如附图8所示。
(3)根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
由此可见，本申请实施例提供的方法，可以通过根据电网理论得到阻抗的频域特性参数的初始解析式，再将敏感设备负载阻抗特性图中的所述频域特性参数导入，得到用以描述负载阻抗特性的解析式模型，根据该模型可以准确地建立所述敏感设备负载的等效电路，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化。
基于以上实施例提供的电磁兼容分析方法，本申请实施例还提供了一种电磁兼容分析装置。下面将结合图9介绍该装置。
参见图9，该图为本实施例提供的一种电磁兼容分析装置的示意图。
本实施例提供的电磁兼容分析装置，包括：获取单元901、建立单元902和分析单元903；
所述获取单元901用于，获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数；
具体地，所述获取单元用于，针对所述敏感设备负载的接口位置，通过阻抗分析仪获得所述敏感设备负载在预设频段的阻抗的频域特性参数。
具体地。所述敏感设备负载包括：用于传输弱电信号的通信设备的负载。
所述建立单元902用于，根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路。
所述分析单元903用于，根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
可选地，所述建立单元902，具体包括：
如图10所示，该图为本申请实施例提供的一种建立单元902的装置示意图。
获取子单元1001和建立子单元1002。
所述获取子单元1001用于，根据所述频域特性参数，获得用以描述负载阻抗特性的解析式模型。
具体地，所述建立子单元可以用于，根据所述解析式模型，运用导纳综合理论建立所述敏感设备负载的等效电路。
所述建立子单元1002用于，根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路。
需要说明的是，所述解析式模型包括：所述敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，经过矢量匹配拟合后得到的有理式。
可选地，所述预设频段为100KHz到100MHz。
本实施例提供的装置，可以通过获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路，用该等效电路替换传统电磁兼容分析中的敏感设备的固定阻抗负载，从而优化敏感设备的负载的模型，使其能模仿实际应用中负载阻抗在不同电磁干扰频段下产生的阻抗变化，从而对敏感设备进行准确的电磁兼容分析。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种电磁兼容分析方法，其特征在于，所述方法包括：
获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数；
根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路；
根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路，包括：
根据所述频域特性参数，获得用以描述负载阻抗特性的解析式模型；
根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述解析式模型包括：所述敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，经过矢量匹配拟合后得到的有理式。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路，包括：
根据所述解析式模型，运用导纳综合理论建立所述敏感设备负载的等效电路。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，包括：
针对所述敏感设备负载的接口位置，通过阻抗分析仪获得所述敏感设备负载在预设频段的阻抗的频域特性参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设频段为100KHz到100MHz。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述敏感设备负载包括：
用于传输弱电信号的通信设备的负载。
8.一种电磁兼容分析装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元、建立单元和分析单元；
所述获取单元用于，获得敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，所述频域特性参数包括所述敏感设备负载阻抗的幅值特性参数和相位特性参数；
所述建立单元用于，根据所述频域特性参数，建立所述敏感设备负载的等效电路；
所述分析单元用于，根据所述敏感设备负载的等效电路进行电磁兼容分析。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述建立单元，包括：
获取子单元和建立子单元；
所述获取子单元用于，根据所述频域特性参数，获得用以描述负载阻抗特性的解析式模型；
所述建立子单元用于，根据所述解析式模型，建立所述敏感设备负载的等效电路。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述解析式模型包括：所述敏感设备负载的阻抗的频域特性参数，经过矢量匹配拟合后得到的有理式。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述建立子单元用于：
根据所述解析式模型，运用导纳综合理论建立所述敏感设备负载的等效电路。
12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取单元用于：
针对所述敏感设备负载的接口位置，通过阻抗分析仪获得所述敏感设备负载在预设频段的阻抗的频域特性参数。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述预设频段为100KHz到100MHz。
14.根据权利要求8-13任一项所述的装置，其特征在于，所述敏感设备负载包括：
用于传输弱电信号的通信设备的负载。
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