Berechnung des periodisch eingeschwungenen Zustands von nichtlinearen Netzwerken unter Anwendung der Partial Element Equivalent Circuit Methode

Publikation: StudienabschlussarbeitMasterarbeit

Abstract

Für elektrische Netzwerke mit nichtlinearen Elementen und periodischer Anregung, werden ausgewählte numerische Methoden vorgestellt, welche die Berechnung des periodisch eingeschwungenen Zustands erlauben. Der Schwerpunkt liegt hierbei im Großsignalverhalten, sowie auf elektrische
Netzwerke, welche durch periodische Quellen angeregt werden und durch nicht autonome Differentialgleichungen beschrieben werden können.
Die Analyse eines elektrischen Netzwerkes erfolgt durch das modifizierte Knotenspannungsverfahren, welches die Basis für die Anwendung der Zeitbereichsmethoden transiente Analyse und einfaches Shooting, sowie der Frequenzbereichsmethode Harmonic Balance bildet, um den periodisch
eingeschwungenen Zustand zu berechnen.
In dieser Masterarbeit wurde die Theorie der drei besprochenen Methoden erarbeitet und in MATLAB implementiert. Die Übereinstimmung der Berechnungen der betrachteten Verfahren, zur Ermittlung des periodisch eingeschwungenen Zustands, wurden anhand einer einfachen Einweg- und
Brückengleichrichterschaltung verifziert.
In vielen Anwendungen ist es möglich mittels der quasi-stationären Partial Element Equivalent Circuit (PEEC) Methode, die leitfähige Struktur eines elektromagnetischen Feldproblems zu modellieren und als äquivalentes elektrisches Netzwerk darzustellen.
Die Anwendung des modifizierten Knotenspannungsverfahrens, zur Analyse eines solchen äquivalenten elektrischen Netzwerkes, in Kombination mit einem externen elektrischen Netzwerk, welches lineare Elemente, sowie nichtlineare resistive Elemente enthalten kann, bildet die Grundlage für weiterführende Untersuchungen. Auf dieser Grundlage können die numerischen Methoden transiente Analyse, einfaches Shooting und Harmonic Balance angewendet werden, um den periodisch eingeschwungenen Zustand zu berechnen. Als Testproblem dient ein Near Field Communication (NFC) System, bestehend aus zwei luftgekoppelten Spulen, sowie einer externen Beschaltung mit nichtlinearen resistiven Elementen. Für die Ermittlung des periodisch eingeschwungenen Zustands des Testproblems, werden die besprochenen numerischen Methoden angewendet und untersucht.
Originalsprachedeutsch
Gradverleihende Hochschule
  • Technische Universität Graz (90000)
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Baumgartner, Paul, Betreuer
  • Bauernfeind, Thomas, Betreuer
PublikationsstatusVeröffentlicht - Sep 2020

Schlagwörter

  • Near Field Communication
  • partial element equivalent circuit (PEEC)
  • nichtlinear
  • differential algebraic equation
  • single shooting method
  • harmonic balance method
  • Transient analysis

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