Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅａｄｂｅａｔ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒｓ
ＦＥＮＧ Ｊｉｎｇ⁃ｈｕａｎ， ＸＩＡ Ｃｈａｎｇ⁃ｌｉａｎｇ， ＷＡＮＧ Ｈｅ⁃ｃｈａｏ， ＹＡＮ Ｙａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＤＣＣ （ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ） ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＰＭＳＭ （ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ
ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒｓ） ｉｎ ｏｖｅｒ⁃ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ． Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ａｎｄ
ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｕｘ⁃ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｏｖｅｒ⁃ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ． Ａ ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｉｓ ａｄｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌｏｏｐ ｏｆ
ｔｈｅ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ， ａｎｄ ｉｔｓ ｏｕｔｐｕｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｒｒｏｒ． Ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ⁃ｓｔａｔｅ
ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎａｃｃｕｒａｃｉｅｓ ａｒｅ ａｎａ⁃
ｌｙｚｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｔｒａｃｋ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗｉｔｈ⁃
ｏｕｔ ｓｔａｔｉｃ ｅｒｒｏｒ． Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ
ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｏｖｅｒ⁃ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｇｉｏｎ． Ａｔ ｌａｓｔ， ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘ⁃
ｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ａ ５􀆰 ２ｋＷ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ｈａｒｍｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ； ｄｅａｄｂｅａｔ ｃｏｎｔｒｏｌ； ｏｖｅｒ⁃ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ； ｆｌｕｘ⁃ｗｅａｋｅｎｉｎｇ； ｃｕｒｒｅｎｔ
ｈａｒｍｏｎｉｃｓ

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｌｉｃｅ ｍｏｔｏｒ
ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
ＬＩ Ｆａ⁃ｙｕ， ＺＨＵ Ｈｕａｎｇ⁃ｑｉｕ， ＺＨＵ Ｓｕ⁃ｍｉｎｇ， ＱＩＡＮ Ｊｉａｎ⁃ｌｉｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２０１３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ⁃ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， ｗｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｄｉａｌ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ， ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｌｉｃｅ ｍｏｔｏｒ
（ＢＰＳＭ）， ｓｔａｒｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ （ｓｕｒｆａｃｅ⁃ｍｏｕｎｔｅｄ ｒｏｔｏｒ， ｓｕｒｆａｃｅ⁃ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｒｏｔｏｒ， Ｈａｌｂａｃｈ ａｒ⁃
ｒａｙ ｒｏｔｏｒ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍａｇｎｅｔｉｚｅｄ ｒｉｎｇ⁃ｓｈａｐｅｄ ｒｏｔｏｒ）， ｔｈｅｉｒ ｂａｓｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ａｎｄ ｅｔｃ． ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｘｗｅｌｌ ｓｔｒｅｓｓ ｔｅｎｓｏｒ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ
ＢＰＳＭ ｕｎｄｅｒ ａｎｙ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｏｌｅ⁃ｐａｉｒｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ （ＦＥＡ） ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ Ａｎｓｏｆｔ
ｈａｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｅｎｏｕｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ
ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｗｉｎｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＢＰＳＭ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａ⁃
ｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｇｏｏｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅ⁃
ｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＢＰＳＭ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＢＰＳＭ； ｒｏｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； ｒａｄｉｃａｌ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ； ＦＥＡ

Ｔｗｏ⁃ｉｎｄｕｃｔｏｒ ｂｉｐｏｌａｒ ｇａｉｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＺＨＡＮＧ Ｍｅｎｇ⁃ｎａ， ＸＵ Ｊｉａｎ⁃ｐｉｎｇ， ＣＨＥＮ Ｚｈａｎｇ⁃ｙｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ （ＡＰＦＣ） ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｆｏｒ ｉｔ ｃａｎ ｉｍ⁃
ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ， ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｉｄ， ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｓａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ． Ｂｕｔ ｉｎ
ｄｉｏｄｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ ｂｒｉｄｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ＰＦＣ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ， ｔｈｅｒｅ⁃
ｆｏｒｅ ｍａｎｙ ｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓ ＰＦＣ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ａ ｎｏｖｅｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒ⁃
ａｃｔｅｒ ｏｆ ｂｏｔｈ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｇａｉｎ ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ， ｔｈｕｓ ｌｅａｖｉｎｇ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｉｏｄｅ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ （ＡＰＦＣ） ｃｉｒｃｕｉｔ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ， ａｎｄ ｒａｉｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎ⁃
ｃｙ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ （ＣＣＭ） ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｂｏｔｈ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇ⁃
ａｔｉｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｇａｉｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｗｏ⁃ｉｎｄｕｃｔｏｒ ｂｉｐｏｌａｒ ｇａｉｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃａｎ ａ⁃
ｃｈｉｅｖｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｇａｉｎ， ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｉｎｐｕｔ ｃｕｒｒｅｎｔ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ
ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｉｐｏｌａｒ ｇａｉｎ； ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｐｌａｓｍａ ａｒｃ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ
ｓｕｐｐｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｒｉｄ ｐｌａｔｅｓ ｃｕｔｔｉｎｇ
ＣＨＥＮ Ｇｕｉ⁃ｔａｏ， ＬＩＵ Ｃｈｕｎ⁃ｑｉａｎｇ， ＳＵＮ Ｑｉａｎｇ， ＺＨＯＮＧ Ｙａｎ⁃ｒｕ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００４８， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｕｔｔｉｎｇ ｇｒｉｄ ｐｌａｔｅｓ， ａｎ
ａｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｒｃ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ａｒｃ ｍｏｄｅｌ． Ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｌｏｏｐ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｏｐ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ
ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａｒｃ ｅｎｅｒｇｙ． Ａｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｏａｄ ｍｏｄｅｌ
ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｎｅｒ ｌｏｏｐ． Ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｌｏｏｐ ｃａｎ ｑｕｉｃｋｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ａｒｃ ｖｏｌｔａｇｅ， ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｔａｉｎｓ ｔｈｅ
ａｒｃ ｓｔａｂｌｅ． Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｒｅｓｐｏｎｄ
ｑｕｉｃｋｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｏｎ⁃ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ａｒｃ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ａｒｃ ｗｈｅｎ ｃｕｔｔｉｎｇ ｇｒｉｄ ｐｌａｔｅｓ，ａｎｄ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｏｆ ａｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇｒｉｄ ｐｌａｔｅｓ； ｐｌａｓｍａ ａｒｃ ｃｕｔｔｉｎｇ； ｌｏａｄ ｍｏｄｅｌ； ｐｌａｓｍａ ａｒｃ

Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｕｎｉｔ ｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ
ＬＩ Ｐｅｎｇ⁃ｂｏ^１， ＬＵＯ Ｒｏｎｇ⁃ｊｕｎ^２， ＭＯＵ Ｃｈｕｎ⁃ｘｉａｏ^１， ＸＵ Ｊｉａｎ⁃ｚｈｅｎｇ^１
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎａｎ ２５００６１， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｚｉｂｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｚｉｂｏ ２５５０００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｍａｓｔｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ
ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｉｄｓ ｔｏ ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏ⁃
ｖｉｄｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｋｎｏｗｎ ａｓ ａｎ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｉｎｄｅｘ ｔｏ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｔｏ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｅ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ
ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｔａｋｅｓ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｏｗｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｗｉｎｄ
ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｕｎｉｔ ｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｅａｌｓ ｈｏｗ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｅｒ⁃
ａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｕｎｉｔｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｕｌｅｓ， ａｐｐｒｏａ⁃
ｃｈｅｓ， ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｎｅｅｄｓ ａｒｅ ｑｕｉｔｅ ｕｎｉｑｕｅ ｉｎ ａ ｗｉｎｄ⁃ｃｏａｌ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ． Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｖｉ⁃
ｄｅｎｃｅｓ ｏｆ ｗｉｎｄ⁃ｃｏａｌ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｅｄ ｃａｐａｃｉｔｙ
ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｎｉｎｇ． Ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ； ｕｎｉｔ ｃｏｍｍｉｔｍｅｎｔ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ； ｑｕａｄｒａｔｉｃ ｐｒｏ⁃
ｇｒａｍｍｉｎｇ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ａｒｒａｙ ｓｙｓｔｅｍ⁃ｌｅｖｅｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ
ＳＵＮ Ｈａｎｇ， ＤＵ Ｈａｉ⁃ｊｉａｎｇ， ＪＩ Ｙｉｎｇ⁃ｘｕ， ＹＡＮＧ Ｂｏ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｎｄｅｒ ｎｏｎ⁃ｕｎｉｆｏｒｍ ｉｎｓｏｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ａｒｒａｙ ｗｉｌｌ ｂｅ ｇｒｅａｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ． Ｂｅｔ⁃
ｔｅｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＭＰＰＴ ｃｏｎｔｒｏｌ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ⁃ｌｅｖｅｌ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａ⁃
ｔｉｏｎ ｉｓ ｒａｒｅ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅａｃｈ
ＰＶ ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｓｔｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｔａｋｉｎｇ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ＤＣ ｂｕｓ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｃｈａ⁃
ｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｎｄ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａ⁃
ｔｉｏｎ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｉｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｗｉｔｈ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ＭＰＰＴ ｃｏｎｔｒｏｌ， ａｎｄ ｄｒａｗｓ ａ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕ⁃
ｔｅｄ ＭＰＰＴ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃａｎ ｂｅｔｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ＰＶ ｓｔｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｒｅｌｉ⁃
ａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ａｒｒａｙ； ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ； ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ； ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ
ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ⁃ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ＰＥＮＧ Ｊｉ⁃ｃｈｅｎｇ， ＣＡＩ Ｊｉｎ⁃ｄｉｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ， Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｔｕｒｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｎｏｎ⁃ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｏｉｌ⁃
ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ’ｓ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｏｉｌ ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｒｅｔｕｒｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｇｉｎｇ． Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅ⁃
ｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｏｉｌ⁃ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ． Ｉｎ
ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｈｙｂｒｉｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ⁃Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｗａｒｍ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅ⁃
ｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｔｕｒｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｌ⁃
ｇｏｒｉｔｈｍ ａｎｄ ａ ｓｉｎｇｌｅ ＰＳＯ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｔｕｒｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒａ， ａｎｄ ｔｈａｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉ⁃
ｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｇｅｎｅｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｍｅａｎ⁃
ｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｏｉｌ⁃ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｇｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ
ｂｒａｎｃｈｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｍｏｒｅ ｓｅｒｉｏｕｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ⁃ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ ｉｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｒｅ
ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｒａｎｃｈｅｓ ｅｘｉｓｔｓ， ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｂｒａｎｃｈ ｉｓ． Ａｔ ｔｈｅ
ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｂｒａｎｃｈｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃａｎ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ⁃ｐａｐｅｒ ｉｎ⁃
ｓｕｌａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ； ｏｉｌ⁃ｐａｐｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ； ｒｅｔｕｒｎ ｖｏｌｔａｇｅ； ｇｅｎｅｔｉｃ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ； ａｇｉｎｇ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ

Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｖａｃｕｕｍ ｇａｐ
ＨＵ Ｓｈａｎｇ⁃ｍａｏ^１， ＹＡＯ Ｘｕｅ⁃ｌｉｎｇ^２， ＣＨＥＮ Ｊｉｎｇ⁃ｌｉａｎｇ^２
（１． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ＣＳＧ，
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１００８０， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，
Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００４９， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｖａｃｕｕｍ ｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｅｎｎｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｎｅｅｄｓ ｖａｃｕｕｍ ｇａｐ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ
１０ｍｍ． Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ ｇａｐ ｏｆ １ －
７ｍｍ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｉｓ ａ ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ ｗａｖｅ ａｔ １０ －４ Ｐａ ｒａｔｈｅｒ ｔｈａｎ ａ
ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｗａｖｅ ｓｈｉｆｔｓ ｆｒｏｍ ａ ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ ｔｏ ａ ｓｑｕａｒｅ ｗａｖｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｔｈｅ
ｉｏｎｉｃ ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｏｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｉｓ ｏｎｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｉｅｌｄｓ， ｓｏ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｅ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｏｔｈ ｂｙ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ． Ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖａｃｕｕｍ ｇａｐ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ １ｍｍ ａｎｄ ７ｍｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｓ ｏｆ ５％， ｂｕｔ ｉｔ ｃｈａｎｇｅｓ
ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｍａｌｌ ｉｎ ｔｈｅ ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｅ． Ｌａｓｔｌｙ， ｉｔ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａｎ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｖａｃｕ⁃
ｕｍ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｉｏｎｉｃ ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｃｈａｒｇｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｖａｃｕｕｍ； ｐｒｅｓｓｕｒｅ； ｉｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ； ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ； ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｖａｃｕｕｍ ｓｗｉｔｃｈ

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｒｃ ｒａｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＷＡＮＧ Ｍｅｎｇ^{１，２，３}， ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇ^２，３， ＹＵＡＮ Ｗｅｉ⁃ｑｕｎ^２，３， ＹＡＮ Ｐｉｎｇ^２，３
（１． Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０， Ｃｈｉｎａ；
３． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅ， Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｒａｉｌ ａｂｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｉｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｉｔｓ
ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｒａｉｌｓ ａｎｄ ａｒｍａｔｕｒｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ａｂｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｔ⁃
ｔｅｍｐｔｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒａｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ ａｒｍａｔｕｒｅ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ａ ｃｕｒｖｅｄ ｒａｉｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ
ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ， ａ ｍｕｌｔｉ⁃ａｒｃ ａｎｄ ａｒｃ ｒａｉｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｒｍａｔｕｒｅ ａｎｄ ｒａｉｌｓ，
ａｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｌａｕｎｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ａｒｍａｔｕｒｅ ｒａｉｌ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒａｉｌｇｕｎ； ｃｕｒｖｅｄ ｒａｉｌ； ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ； ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ； ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｅｔａｌ
ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ
ＧＡＯ Ｙｏｕ⁃ｈｕａ^１， ＷＡＮＧ Ｃａｉ⁃ｙｕｎ^１， ＬＩＵ Ｘｉａｏ⁃ｍｉｎｇ^１， ＷＡＮＧ Ｓｈａｎ^１， ＱＩ Ａｎ⁃ｚｈｉ^２
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８７０， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｖｏｃａｔｉａｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌｉａｏｙａｎｇ １１１０００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｍｅｔａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｅｘｉｓｔｅｄ
ｉｎ ｔｈｅ ｇａｓ ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ （ＧＩＳ） ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌａｓｈｏｖｅｒ， ｔｈｅ ３Ｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ
ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｍｅｔａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｅｘ⁃
ｉｓｔｅｄ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｚｅ， ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ （ＦＥＭ） ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ
ｉｍｐｕｌｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ，ＶＦＴＯ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖｏｌｔａｇｅ ｗｅｒｅ ｉｍｐｏｓｅｄ ｏｎ ｉｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓ⁃
ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ， ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ａｎｄ ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｒａｄｉａｌ ｄｉｓｔｒｉ⁃
ｂｕｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｌａｓｈ⁃
ｏｖｅｒ ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｎｏ ｍｅｔａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ， ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ
ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＧＩＳ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂａｓｉｎ⁃ｔｙｐｅ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ； ｍｅｔａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ； ｓｕｒｆａｃｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ； ｆｌａｓｈｏｖｅｒ

Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＣＭ ＥＭＩ ｉｎ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｄｒｉｖｅｓ
ＹＵ Ｗｅｉ， ＷＡＮＧ Ｓｈｉ⁃ｓｈａｎ， ＹＵ Ｚｈｅｎ⁃ｙａｎｇ， ＺＨＯＵ Ｆｅｎｇ
（Ｊｉａｎｇｓｕ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，
Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１６， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ， ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｄｒｉｖｅｓ ｗｏｒｋｉｎｇ ｉｎ ｓｏｐｈｉｓｔｉｃａｔｅｄ ｏｃｃａｓｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｅａｓｉｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ＥＭＩ
ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｕｔｕａｌ ａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ ｄｕ ／ ｄｔ ａｎｄ ｄｉ ／ ｄｔ ｗｉｔｈ ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． ＥＭＩ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒ⁃
ｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ａｎａｌｙｚｉｎｇ， ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ ＥＭＩ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ＥＭＩ （ＣＭ
ＥＭＩ） ｉｎ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｄｒｉｖｅｓ ｉｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ａｓ ｆａｒ ａｓ ｔｈｅ ＩＰＭ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ａ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｙｓ⁃
ｔｅｍ ｉｓ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ， ｉｔｓ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｍｉｄ⁃ｌｅｇ ｊｕｍｐｓ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ． Ａｎ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ＣＭ ＥＭＩ ｎｏｉｓｅ ｓｏｕｒｃｅ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎ⁃
ｔｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈａｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ． Ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｐａｔｈ ｏｆ ＣＭ ＥＭＩ ｉｓ ｓｔａｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐａｒａｍｅ⁃
ｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒｔｓ （ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ， ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｃａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ
（ＰＭＳＭ）） ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ １５０ｋＨｚ ～３０ＭＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅ， ａｃｔｕａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ＣＭ
ＥＭＩ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ， ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｆｉｎａｌｌｙ．
Ｔｈｅ ＥＭＩ ｎｏｉｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ． Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ， ｉｎ ｗｈｉｃｈ ａ ｐｌａｎａｒ ＥＭＩ
ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｌｌ ｂｅ ｕｓｅｄ． Ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓ⁃
ｔｅｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ＡＣ ｓｅｒｖｏ ｓｙｓｔｅｍ； ＣＭ ＥＭＩ ｓｏｕｒｃｅ； ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ； ＣＭ ＥＭＩ ｍｏｄｅｌ； ｐｌａｎａｒ
ＥＭＩ ｆｉｌｔｅｒ

Ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ
ＳＨＩ Ｈａｉ⁃ｔａｏ， ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ⁃ｙｕａｎ， ＣＡＩ Ｇｕｏ⁃ｗｅｉ， ＰＡＮ Ｃｈａｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｄｉａｎｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｌｉｎ １３２０１２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｎｔ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ａｓ ａ ｈｏｔ ｔｏｐｉｃ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ＤＣ⁃ｂｉ⁃
ａｓｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ， ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ⁃ｂａｌａｎｃｅｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ． Ｔｈｅ ｅ⁃
ｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｂｕｉｌｔ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ⁃ｖａｒｙｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ｄｅｃｏｍ⁃
ｐｏｓｅｄ ｉｎｔｏ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎｄ ｔｉｍｅ⁃ｄｏｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ
ｅｎｅｒｇｙ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｏｌｖｉｎｇ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｔｉｍｅ⁃ｄｏｍａｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｂｙ ｉｔｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ． Ｂｙ ｔｈｉｓ
ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＤＣ⁃ｂｉａｓｅｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｙ⁃
ｎａｍｉｃ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ａｎｄ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＤＣ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ
ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ ｓｈｏｗｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ． Ａｎｄ ｔｈｅ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｖａｌｉｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｕｐｌｉｎｇ； ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ； ｅｎｅｒｇｙ ｂａｌａｎｃｅ； ＤＣ ｂｉａｓ

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ
ｕｎｄｅｒ ＥＨＶ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ
ＬＩ Ｈｕｉ⁃ｈｕｉ^１， ＤＵ Ｚｈｉ⁃ｙｅ^１， ＧＡＮ Ｙａｎ^２， ＺＨＯＵ Ｔａｏ⁃ｔａｏ^１， ＡＮ Ｃｈｅｎ⁃ｆａｎ^１， ＲＵＡＮ Ｊｉａｎｇ⁃ｊｕｎ^１
（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７２， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｈｉｎａ Ｇｒｉｄ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ， Ｗｕｈａｎ ４３００７７， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｐｅｏｐｌｅ ｃｏｎｃｅｒｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｅｘｔｒａ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ（ＥＨＶ）
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ｗｈｅｎ ｌｉｎｅｓ ａｒｅ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ａｒｅａｓ． Ｔｈｕｓ， ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｒｏｕｎｄ ｈｏｕｓｅｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｓｔｕｄｙ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｓｔｕｄｉｅｓ ａｒｅ ｍｏｒｅ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ ｏｎ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａ⁃
ｔｉｏｎｓ ｗｈｉｌｅ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ． Ａｎｄ
ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｏｕｓｅ ｉｓ ｎｏｔ ｄｅｆｉｎｉｔｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍ⁃
ｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｎｅａｒ ａ ｈｏｕｓｅ ｕｎｄｅｒ ａ ５００ｋＶ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｉｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＥＦＡ⁃３００ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎａ⁃
ｌｙｚｅｒ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ａ ３Ｄ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ （ＦＥＭ） ｍｏｄｅｌ ｉｎ ＡＮＳＹＳ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ
ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｏｕｓｅ ｉｓ ｎｏｔ ｗｅｌｌ ｇｒｏｕｎｄｅｄ， ｗｈｉｃｈ
ｍａｙ ｅｘｉｓｔｓ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｒｉｓｋｓ， ｉｓ ｆｏｕｎｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｎｙ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ
３Ｄ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｚｅｒ ｉｓ ０􀆰 ５ｍ ｏｒ ｍｏｒｅ ａｗａｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｕｓｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＥＨＶ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ； ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ； ＦＥＭ； ｖａｌｉｄｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ