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奇異OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)電路理論研究
近些年來(lái),隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,在一些控制精度較高的場(chǎng)合,電子元器件和一些集成控制芯片高密度分布在一塊對(duì)尺寸和物理環(huán)境有較高限制的PCB板上。在控制電氣回路通斷性方面,可通過(guò)接入電氣回路中的按鈕OMAL開(kāi)關(guān)、閘刀OMAL開(kāi)關(guān)等機(jī)械型OMAL開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn),也可通過(guò)編程輸出高頻率的PWM脈沖控制可控型OMAL開(kāi)關(guān)元器件(如MOSFET等)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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不論采用何種方式控制電路的通斷,在電路通斷瞬間電路中的電學(xué)參量都會(huì)發(fā)生狀態(tài)變化,產(chǎn)生高頻諧波。這些諧波在傳輸路徑上及其周圍空間產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng)往往會(huì)干擾周圍電子元器件的正常工作,甚至使之燒毀。在研究OMAL開(kāi)關(guān)電路的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些用“路論”難以解釋的理論和技術(shù)問(wèn)題,將近似的電路理論回歸基于麥克斯韋方程組的電磁理論,即“場(chǎng)論”與“路論”的融合用以分析并解決電磁兼容性問(wèn)題顯得尤為重要。奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路是利用數(shù)學(xué)中的奇異函數(shù)與電路中的電量結(jié)合來(lái)形象描述電路OMAL開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的電信號(hào)。它分為帶機(jī)械觸點(diǎn)的奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路和無(wú)觸點(diǎn)奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路兩類。在奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路中,由于存在隨時(shí)間突變的電學(xué)量,時(shí)變電磁場(chǎng)的產(chǎn)生是不可避免的。 在帶機(jī)械觸點(diǎn)的奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路理論研究中,本文對(duì)由純電感或純電容組成的帶機(jī)械OMAL開(kāi)關(guān)的奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路借助氣體放電、氣體導(dǎo)電以及經(jīng)典電磁理論,建立了電路中能量損耗模型,并借助單位沖激函數(shù)與單位矩形脈沖函數(shù)的關(guān)系,將單位沖激函數(shù)轉(zhuǎn)化為時(shí)間極短的多個(gè)高次諧波的疊加,利用Matlab仿真軟件對(duì)機(jī)械OMAL開(kāi)關(guān)動(dòng)作瞬間觸點(diǎn)間的瞬態(tài)電磁場(chǎng)分布進(jìn)行仿真,給出了空間位置中磁場(chǎng)分布隨時(shí)空變化的圖形。這種機(jī)械OMAL開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)間的能量耗散模型的建立及其理論和仿真研究,對(duì)推動(dòng)電工電子學(xué)和電力電子學(xué)領(lǐng)域中場(chǎng)論與路論的有效結(jié)合,以解釋日常生活和工作中常見(jiàn)的按鈕OMAL開(kāi)關(guān)動(dòng)作、插拔電源插頭時(shí)出現(xiàn)的電火花現(xiàn)象具有一定的指導(dǎo)意義和實(shí)際意義。在無(wú)觸點(diǎn)奇異OMAL開(kāi)關(guān)電路理論研究部分,針對(duì)無(wú)變壓器隔離的DC-DC變換電路采用PWM脈沖控制方式來(lái)重復(fù)通斷MOSFET管所產(chǎn)生的諧波電流,本文利用電磁場(chǎng)理論,建立在交變電流傳輸路徑周圍空間產(chǎn)生的交變電磁場(chǎng)通用數(shù)學(xué)模型。并在Matlab中仿真Cuk電路,得到回路中交變電流的大小,借助交變電磁場(chǎng)通用數(shù)學(xué)模型,仿真交變電磁場(chǎng)強(qiáng)度分布圖形。

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將此交變電流加載到用HFSS軟件建立的PCB線路中進(jìn)行較實(shí)況的電磁分析,得出線路周圍空間的電磁分布,從而對(duì)在設(shè)計(jì)PCB過(guò)程中,回避線路之間的電磁輻射干擾具有一定的指導(dǎo)意義。