作者 | Zhou Ming

在前期仿真案例CST 防雷電路（一）——風卷江湖雨暗村中，我們給小伙伴們介紹了符合IEC 61000-4-5標準的組合波浪涌發(fā)生器模型。在本案例中，我們重點分析的對象是線纜之間的浪涌干擾，這種干擾通常是以場的形式傳播，因此在創(chuàng)建3D模型時，線纜的類型、長度、距離等因素都是非常重要的，要符合浪涌測試標準及實測場景的布置要求。

 

共模浪涌仿真的3D 建模

CST提供了兩種仿真方法：方法一，在Cable studio中創(chuàng)建Cable模型，利用T-solver計算S參數，然后在電路中添加浪涌激勵信號；方法二，利用Create 3D Cable功能，把Cable模型轉換成實體，在MWS中利用F-solver計算S參數，然后在電路中添加浪涌激勵信號。具體做法如下：

 

CST cable studio +電路模型。如下圖所示， DC屏蔽線 和低壓非屏蔽信號線全部用cable studio創(chuàng)建，浪涌信號從DC屏蔽線的芯線注入，監(jiān)控非屏蔽信號線上耦合的電壓和電流波形。

 

 

 

full 3D + 電路模型。如下圖所示，DC屏蔽線 和低壓非屏蔽信號線全部轉成3D模型，浪涌信號從DC屏蔽線的芯線注入，監(jiān)控非屏蔽信號線上耦合的電壓和電流波形。

 

 

 

網格及求解器設置

針對方法一，采用Cable Studio創(chuàng)建線纜的模型，要特別關注2D（TL）網格及T求解器設置。以下是一些關鍵設置點： “Search distance for coupling of different cable bundles”的值必須大于Cable bundle之間的距離，Mesh type選擇standard。

 

 

 

點擊show mesh對網格進行檢查，確保兩個cable bundle出現在同一個截面上。

 

 

點擊時域FIT求解器，為了確保仿真精度，energy要設置-50dB以下，點擊Acceleration設置GPU加速可以極大提升仿真效率。

 

 

 

針對方法二，由于線纜采用實體建模，因此3D用頻域F求解器，網格及求解器設置如下。

 

 

 

共模浪涌仿真的電路模型

在創(chuàng)建電路模型之前，我們需要仔細解讀IEC61000-4-5標準上對測試的要求。浪涌信號通過CDN網絡注入EUT設備，差模（line  to line）和共模（line to ground）有不同的耦合阻抗（Coupling impedance）。

 

 

 

本案例中，我們搭建的共模浪涌電路模型如下所示。接下來介紹兩種方法在電路設置中的關鍵點。

 

 

 

針對方法一，Simulation model選擇Standard model，這種模式適合純cable之間的仿真，周圍金屬是理想的參考。

 

 

 

針對方法二，full 3D仿真適合更復雜的耦合場景，精度要更高，但是對于過于復雜的cable可能會導致網格數量較大。Vector  Fitting默認選擇Built-in，如果線纜過于復雜建議選擇IDEM。本案例中我們選擇Built-in。

 

 

 

接下來進入Trans task設置，仿真時間建議大于200us，點擊update開始運行。

 

 

 

共模浪涌仿真結果

我們首先對比下DC屏蔽線P1位置的浪涌電壓和電流信號，可以看出兩種方法一致性非常好。

 

 

 

再看看被干擾信號線P3上耦合的電壓和電流信號，同樣獲得了很好的一致性。

 

 

 

（內容、圖片來源：CST仿真專家之路公眾號，侵刪）

 

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