მაღალი ძაბვის მძლავრი სამფაზა გარდამქმნელის მიერ მიმყვან გამტარებში შექმნილი ხმაურის გაზომვა და მოდელირება დროით და სიხშირულ არეში CISPR 25 სტანდარტის მიხედვით

ავტორი: ზვიად კუჭაძე
საკვანძო სიტყვები: ელექტრომაგნიტური ხმაური, დროითი არე, სიხშირული არე
ანოტაცია:

თანამედროვე საავტომობილო ინდუსტრიაში ელექტრონიკის მყისიერმა განვითარებამ გამოიწვია ელექტრომაგნიტური თავსებადობის პრობლემები. ერთ ერთი მაგალითია სხვადასხვა მოწყობილობების კვების მიმყანვან სადენებში შექმნილი გადაცემითი ხმაურის წარმოქმნა. მოწყობილობებში აღნიშნულ ხმაურს ქმნიან სხვადასხვა რთული ტოპოლოგიის მრავალფენიან ბეჭდვით დაფებზე განთავსებული არაწრფივი კომპონენტები (დიოდები, ტრანზისტორები, ტირისტორები და სხვა). სისტემაში შექმნილი ხმაურის დონის ნორმირებისათვის მიმართავენ როგორც ექსპერიმენტალურ ტესტირებას ( რაც ძალიან დიდ დროს მოითხოვს), ასევე კომპიუტერულ მოდელირებას. ისეთი ელექტრონული მოწყობილობის კომპიუტერული მოდელირება, როგორიცაა მაგალითად სამფაზა გარდამქმნელი, საკმაოდ რთულ ამოცანას წარმოადგენს. მოდელირება შედგება რამდენიმე ეტაპისგან: მოწყობილობის ფუნქციონალური წრედის აგება და გამოთვლა, ბეჭდვითი დაფების და მოწყობილობის კორპუსის 3D გეომეტრიების გათვალისწინება სიმულაციებში, შედეგების ანალიზი და შემდგომი ოპტიმიზაცია საჭიროების შემთხვევაში. მოდელირების საწყის ეტაპზე მხოლოდ ფუნქციონალური წრედის გამოთვლაა შესაძლებელი დროით არეში, ცნობილი სოლვერების საშუალებით (LTSpice, SIMetrix და სხვა). ფუნქციონალური წრედის გამოთვლით მიღებული შედეგები ხშირ შემთხვევაში არ არის საკმარისი ანალიზის გასაკეთებლად ფართო სიხშირულ დიაპაზონში. რეალური შედეგების მისაღებად საჭიროა გათვალისწინებული იყოს ბეჭდვითი დაფების პარაზიტული ელემენტები (მაგ. ბილიკების საკუთარი ინდუქტივობები, რეზისტივობები და ტევადობები, ასევე მათი ინდუქტიური და ტევადური კავშირები კორპუსთან). 3D გეომეტრიის ექვივალენტური წრედის შესაქმნელად გამოიყენება სოლვერი, რომელიც შემუშავებულია კომპანია EMCoS-ში PEEC მეთოდზე დაყრდნობით. სრული მოდელის ექვივალენტური წრედი იმდენად კომპლექსურია, რომ მისი გამოთვლა დროით არეში პრაქტიკულად შეუძლებელია ამოხსნის არასტაბილურობის გამო. ასეთი სირთულის ამოცანების გადასაჭრელად დადგა ალტერნატიული მეთოდის შემუშავების საჭიროება. კომპანია EMCoS-ში შეიქმნა მეთოდოლოგია, რომელიც საშუალებას იძლევა ნებისმიერი სირთულის ექვივალენტური წრედები ამოიხსნას სიხშირულ არეში. სიხშირულ არეში ჩატარებული სიმულაციების უპირატესობებია: სისრწაფე, ამოხსნის სტაბილურობა და რაც ყველაზე მნიშვნელოვანია 3D გეომეტრიების და კაბელების გათვალისწინება გამოთვლებში. ნაშრომში წარმოდგენილია სამფაზა გარდამქმნელის და ძრავის UQM-100 ის ხმაურის გამზომი სტენდი, რომელიც აწყობილია CISPR 25 სტანდარტის მიხედვით EMCoS-ის კვლევით ლაბორატორიაში. აღნიშნული სისტემის კომპიუტერული მოდელირება შესრულებულია მოწყობილობების ფუნქციონალური წრედების დონეზე. საწყის ეტაპზე სიმულაციები ჩატარებული იყო დროით არეში (Time domain - TD). შემდეგ ეტაპზე ნაჩვენებია ფუნქციონალური სქემის მოდელირება სიხშირულ არეში (Frequency Domain - FD) შემუშავებული მეთოდიკის მიხედვით. ორივე FD და TD მეთოდების შედეგები შედარებულია გაზომვებთან. მოდელირების ორივე მეთოდი იძლევა იდენტურ შედეგებს, რაც ადასტურებს ახალი მიდგომის სიზუსტეს. FD მეთოდის შემთხვევაში გამოთვლის ხანგძლივობა 20 ჯერ უფრო ნაკლებია ვიდრე TD გამოთვლისათვის. ასევე ნაშრომში მოყვანილია კომპონენტ ტესტები, რაც გულისხმობს ერთი და იგივე ცვლილების შეტანას ორივე FD და TD მოდელში. შედეგებში კარგად ჩანს რომ ორივე მოდელის ქცევა იდენტურია. FD მიდგომის შესამოწმებლად ნაშრომში გათვალისწინებულია მოდელირება ფუნქციონალური წრედის დონეზე. შემუშავებული მეთოდიკა გვაძლევს საშუალებას მოდელირების შემდეგ ეტაპზე გავითვალისწინოთ 3D გეომეტრიების და კაბელების ექვივალენტური წრედებით მიღებული ეფექტები, რაც დააზუსტებს სიმულაციების შედეგებს გაზომვებთან შედარებით.