抵抗容量型インパルス分圧器のシミュレーション技術の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650308
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 里 周二 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (10215759)
• Keywords: 非対称3次元場 / 表面電荷法 / Fourier電荷 / 抵抗容量型分圧器 / 雷インパルス電圧 / 浮遊静電容量解析

Research Abstract

本研究の主要な目的は、一般3次元場に置かれた複数電極の対地・電極間静電容量計算法の基礎を確立し、抵抗容量型インパルス分圧器のステップ応答シミュレーション技術を確立することである。本年度の実績をまとめると以下のようになる。
1) 3次元電極配置に伴う巨大電位係数マトリックスを従来の手法に比べきわめて高速に,かつ精度を失うことなく解けるようになった。
2) 非対称3次元配置となっている電極位置に対し、電極の静電学的な特性を記述するため、Fourier電荷を用いた表面電荷で電位係数マトリックスを構築し、このマトリックスから、本研究者らが開発したアルゴリズムにより求めるべき静電容量を計算する手法を開発した。
3) 電位係数の逆マトリックスから静電容量を求める計算量を大幅に減少させるアルゴリズムを開発した。
4) Fourier電荷を用いた電位係数マトリックスを構築する場合,電荷軸付近の電位係数の計算は桁落ちをともない,精度良い数値解析の障害となることを明らかにするとともに,この桁落ちを生じない新しい解析式を提案し,その有効性を数値計算で明らかにした。
5) 抵抗容量型インパルス分圧器のシミュレーションで重要となる,メインカラムのコンデンサと幾何学的浮遊静電容量の関係を明らかにすることにより,コンデンサの最適値を与えることを可能とした。本研究確立されたアルゴリズムに従ってコンデンサの値を選ぶことにより,きわめて応答特性の優れた,オーバシュートの少ない応答特性を持つ抵抗容量型インパルス分圧器の製作を可能とした。

Research Products

• [Publications] S.SATO et al.: "Proposal of New Iterative Scheme in GMRES" Electrical Engineering in Japan. 123,4. 15-24 (1998)
• [Publications] 里 周二、他: "直交導体間のサージ誘導特性と静電容量" 電気学会論文誌. 118-A 5. 553-558 (1998)
• [Publications] 里 周二、他: "開閉インパルス電圧の高精度波頭長算出法の提案" 電気学会論文誌. 118-B,5. 548-554 (1998)
• [Publications] 里 周二、他: "リング電荷による電界誤差の原因とその対策" 電気学会論文誌. 118-A,9. 704-705 (1998)
• [Publications] 里 周二、他: "RC分布定数回路の集中定数近似によるステップ応答時間誤差" 電気学会論文誌. 118-A,11. 1311-1317 (1998)
• [Publications] S.SATO et al.: "Precise Algorithms in Computing the Complete Elliptic Integrals" 5th Japan-Hungary Joint Seminar. 1. 81-84 (1998)