共模抑制的渐变结构高速差分电路设计

本文构建了一种拐角分段阻抗控制的渐变结构高速电路差分线,采用了HFSS三维电磁仿真软件对差分信号进行了建模分析。对混模S参数的仿真分析结果表明:对比平行结构的差分信号设计方式,所提出的添加GND孔渐变结构差分信号在10 GHz范围内差模转差模增大了58.7%,差模转共模减小了38.3%。通过对实物测试显示:添加GND孔渐变结构差分线的S_(d2d1)参数和S_(c2d1)仿真结果和实测结果具有很好的一致性,差分电路差模转共模得到了有效地抑制,对应的差分信号传输效率得到了提升。电场分布表明:渐变结构设计方法极大改善了差分电路转角位置电场分布,避免了差分电路传输线间电场聚集,使差分信号共模噪声和反射损耗减小,实现了高速差分信号传输的连续性。

受控源电路拟独立源分析法与运放电路三层级解算法

电路元块模型简称元块,包括耦合元块与控源元块,控源元块有比例受控源和积分受控源两种,运放的电路模型即为比例受控源。受控源电路(包括运放电路)有各种复杂多样的电路形式,其原理分析与电路求解是电路和模电课程的难点。将比例受控源拓展到积分受控源,并提出了受控源电路(含实际运放电路)的拟独立源分析法和理想运放电路的三层级解算法(基础模型法、单元拆解法和闭环公式法),丰富了电路的样式和求解方法;结合微分算子法统一了静态、稳态与暂态电路的表述与分析求解方法,丰富了电路原理的内涵,完善了电路的知识体系,有助于受控源和运放在工程中的应用。

电源外析原理与拟功率平衡原理及双端口网络等效原理

戴维宁定理和诺顿定理合称戴诺定理,是电路原理中最重要的定理之一,也是求解电路最重要的方法之一,但戴诺定理仅适用于单端口网络。分析总结了实电路和复电路的基本原理,对端口网络进行了完整分类、对双端口网络参数表达进行了分析研究,提出了含激端口网络的反激去激原理和电源外析原理,梳理了平稳电路的拟功率平衡原理和互易性原理,并提出了平稳电路无激双端口网络与含激双端口网络的紧致等效原理,有助于完善实电路和复电路的知识体系。

基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统设计

为解决110 kV输电线路杆塔侧在线监测设备的供电问题,文中提出一种基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统。首先结合互感耦合理论与有限元仿真,提出U型无线供电系统的整体设计方案,实现杆塔侧在线监测设备长距离、大功率、高效率、宽频带的无线供电。在此基础上建立系统级仿真模型,对U型无线供电系统的距离特性、频率特性、负载特性及电磁分布特性进行分析,验证了设计方案的可行性和电磁兼容性。最后搭建实验平台,在600 kHz的工作频率和1.2 m的传输距离下,系统输出功率达到73.58 W,能够满足杆塔侧在线监测设备的实际功率需求,为无线电能传输技术在高压设备供电领域的应用提供了参考依据。

计及非线性寄生参数的SiC MOSFET开关暂态模型

针对SiC分析模型忽略高频欠阻尼振荡和非线性寄生参数,导致开关暂态电压/电流误差较大的问题,提出一种计及非线性寄生参数的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关暂态分析模型。首先,根据SiC器件开关过程不同状态建立状态方程。其次,提取非线性结电容和沟道电流变化曲线。基于离散状态变量分析方法,实现状态方程间的转换和非线性寄生参数的更新。最后,将状态方程的迭代输出结果以受控电压源/电流源的形式转换为相应的电路输出,实现计及非线性寄生参数的SiC MOSFET器件开关暂态分析建模,通过双脉冲实验对分析模型开关特性进行验证。

电路的量纲模型与相似性原理和对偶性原理

宇宙量纲模型的思想适用于任何系统,物理系统适用,电路系统也同样适用。系统地分析总结了电路运行的基本原理,确定了电路系统的量纲,提出了电路的量纲模型、相似性原理和对偶性原理及规律拓展性原理等概念,并给出了相似性原理和对偶性原理的一些应用实例。

基于Multisim的最大功率传输定理教学研究

最大功率传输定理研究负载阻值变化对电源传输给负载的功率产生的影响,在工程上具有非常重要的实践意义。本文应用电路仿真软件Multisim中的参数扫描法探究负载获得最大功率的条件,再辅以严密的数学推导佐证实验结果,使学生在理解最大功率传输意义的同时掌握一种优化设计电路的方法—参数扫描法。

一种应用于半桥拓扑的斜率补偿电路

针对在峰值电流控制模式下半桥型开关电源存在次谐波振荡的问题,提出一种新型斜率补偿电路。该斜率补偿电路由少量外围常用器件构成,其补偿深度可由外围器件参数进行调节,与开关驱动信号完全保持同步。基于LTspice搭建斜率补偿电路的仿真模型,仿真结果表明,该电路补偿效果良好。样机实测结果也验证了该斜率补偿电路的有效性。所提电路适用于选择峰值电流模式但电源管理芯片内部没有斜率补偿电路的应用场合。

主动磁悬浮轴承运动力学分析与悬浮控制研究

主动磁轴承(Active magnetic bearing,AMB)具有无摩擦、低损耗、寿命长、可控性强等优点,因此广泛应用于各类旋转轴机械装置中,当前,许多应用于磁轴承系统的先进控制手段在理论上有着良好的控制效果,但在实际应用中却存在很大差异。在实际主动磁悬浮轴承系统中,磁悬浮轴承-转子系统制作偏差而使轴承磁力偏移,严重影响转子悬浮控制。为探究悬浮控制过程中转子运动状态,分析对比了等效磁路法与麦克斯韦积分法电磁力计算,在不完全微分PID控制基础上基于试验测试与理论推导提出了一种实际磁悬浮轴承系统下的运动力学分析悬浮控制方法。将转子运动过程分为加速、减速、波动阶段,对每一阶段转子运动行为特性与控制方法选择进行了研究,并应用于实际8极主动磁悬浮轴承系统中,最终使转子动态悬浮于气隙允许范围内。

电路分析课程教学改革与创新研究

在当今高等教育环境中,电路分析课程作为电子工程专业的基础课,对学生专业技能的培养至关重要。然而,传统的教学方法往往侧重于理论传授,忽视了学生实践能力和创新思维的培养,这在一定程度上限制了学生的全面发展。同时,考核方式也偏向于应试,缺乏对学生综合素质的全面评价。因此,急需对电路分析课程进行教学改革与创新,以适应新时代人才培养的需求。基于此,本文旨在深入研究电路分析课程的教学改革与创新,以期提高学生的学习兴趣和实践能力,培养出更多具备创新思维和解决实际问题能力的优秀人才。

新工科背景下增材制造技术课程的教学探索与实践

随着我国向制造强国加速转变,对增材制造人才的需求急剧增加,也对新工科背景下高校增材制造专业人才的培养提出了新要求。目前国内高校在增材制造教学方法和教学资源方面处在快速发展阶段,涉及的授课方法及实验环节需要进一步探究。该文提出增材制造技术课程五步教学方式,包括课堂教学、行业专家讲座、实验室培训、3D打印实践和结果分析总结。分析了增材制造数字化辅助教学的特点,给出了新工科背景下课程的目标与任务,介绍了增材制造技术的基本原理、分类及区别,面向工程专业学生重点教授选择性激光烧结、熔融沉积、电喷打印、双光子聚合等增材制造技术。邀请了增材制造行业或学术圈专家,从不同视角向学生介绍增材制造发展动态、国际前言技术、与增材制造相关的材料表征技术。依托授课教师科研项目,选择电喷打印技术为学生提供实验条件,讲解电喷打印技术的预处理、打印成型和结构表征,引导学生将实验结构与分析测试撰写出报告,以锻炼学生的表达能力。旨在探讨增材制造技术课程教学中的授课思路和实验实践,为新工科教学改革实践提供有益参考。

基于SiC MOSFET同步BuckDC-DC变换器的宽频混合EMI滤波器设计

由于SiC MOSFET在高速开关电源中的广泛应用,导致严重的电磁干扰(EMI)问题,因此EMI滤波器的设计成为研究热点。为了满足电磁兼容(EMC)标准,无源EMI滤波器可以有效地降低DC-DC变换器产生的电磁干扰,但是无源磁性器件的体积较大,不利于提高DC-DC变换器的功率密度。该文分析DC-DC变换器的电磁干扰源和噪声源阻抗特性,建立无源和有源EMI滤波器的理论模型,提出宽频混合EMI滤波器的设计方法。最后,通过实验验证宽频混合EMI滤波器对DC-DC变换器EMI的抑制效果。

无线电能传输技术研究与应用综述

随着技术的不断发展与进步,无线电能传输技术越来越备受关注,尤其在一些特定场合,无线电能传输技术具有传统电缆线供电方式所不及的独特优势,可以极大地提高设备供电的可靠性、便捷性和安全性。本文在讲述无线电能传输技术发展历史的基础上,阐述了现有几种无线电能传输技术的实现方式及优缺点,并针对目前无线电能传输技术领域的研究热点,重点论述了磁耦合谐振式无线电能传输技术的研究现状、分析方法及关键技术,最后针对谐振式无线电能传输技术应用热点及发展前景进行了探讨与展望。

交直流三自由度混合磁轴承结构与有限分析

为简化三自由度磁轴承结构,缩小其尺寸,降低其制造与运行成本,提出一种新型的交直流三自由度混合磁轴承。该磁轴承轴向单自由度采用直流电控制,径向两自由度采用1个三相逆变器提供控制电流,由1块径向充磁永磁体同时提供轴向与径向偏置磁通。介绍交直流三自由度混合磁轴承结构及悬浮力产生机理,用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行了推算,导出了其轴向、径向磁力数学模型,设计了实验样机,并对实验样机的磁路用ANSYS8.1软件进行了有限元分析。理论研究和有限元分析表明:交直流三自由度混合磁轴承结构合理紧凑、承载力大、效率高、成本低。

一种无线电能传输系统的盘式谐振器优化设计

无线电能传输系统在给定工作频率下,发射和接收线圈间的互感、等效内阻以及负载阻抗是影响系统传输效率的主要因素。针对线圈设计过程中各参数之间的特性和相互约束关系,提出一种在给定工作频率、传输距离下的盘式谐振器的优化与设计方法。该方法综合考虑谐振频率、线圈半径、匝数等因素,以传输效率为优化目标,解决了特定条件下的具体谐振器设计问题。实验结果与解析、仿真结果具有较好的一致性,验证了该方法的正确性和有效性。

基于磁场谐振耦合的无线电力传输发射及接收装置的研究

发射、接收装置是实现无线能量传输的核心部分。本文从磁场的角度对发射与接收天线的转换效率进行分析,得到了天线的参数与效率之间的关系,从而可以有目的性地对天线的参数进行选择,以达到最优效果的传输。最后搭建实验平台,改变天线的参数,通过实验验证理论的分析。理论及实验表明发射、接收线圈的匝数及线圈半径的大小对传输效率有重要的影响。

基于Multisim的电路原理课程仿真实验设计

介绍MultiSim仿真软件在电路原理实验教学中的应用,通过引入Multisim仿真和虚拟仪器,将电路原理课程教学分为理论教学、计算机仿真和实验3个环节,设计了电路定理验证、动态电路暂态和稳态响应、一阶电路和二阶电路、三相电路等仿真实验项目。实践证明,计算机仿真实验能够使电路理论和实验联系更加紧密,有利于提高学生实验的自主性,从而提高电路原理课程的教学质量。

基于2FSK的ICPT系统高速信号传输方法

针对感应耦合电能传输(ICPT)系统信号传输存在信号幅值衰减和较强电磁干扰的问题,基于2FSK调制解调方式,提出了一种新型的高速信号传输方法.该方法在不增加系统主电路能量耦合线圈以及不影响主电路正常工作的前提下,实现了高速信号传输.分析了不同结构下主电路信道的阻抗和频域响应特性,确定了调制解调方法及其实现方案,并搭建了系统实验平台,在2.5和1.7 MHz的载波频率下,有效实现了100 kHz脉冲信号的传输.仿真与实验结果验证了所提出的高速信号传输方法的可行性.

高压直流换流阀器件高频建模

高压直流(HVDC)换流站电磁干扰主要由阀体内的晶闸管在周期性的导通和关断过程中产生,该干扰中的高频分量通过辐射和传导两种形式会对换流站内的通信设备、计算机和载波系统操作等产生影响。所以,建立换流阀高频电路模型对该干扰进行预测,研究其时频特性是进行干扰机理分析的前提条件。本文对HVDC阀体内的晶闸管、阻容吸收电路和饱和电抗器的阻抗频率特性进行了测量(频率范围:100kHz～50MHz),在此基础上,通过矢量匹配方法对测量所得的离散点进行有理函数逼近,基于阻抗综合理论建立了阀体主要器件的高频等效电路。该电路能够直接应用于EMTP和PSCAD进行仿真,可为换流站内其他设备的抗干扰度以及阀厅屏蔽设计提供可靠依据。仿真结果和测量结果的比较,验证了本文建模方法的正确性。

电磁超声检测系统中消除电磁干扰电路的设计

电磁超声技术作为一种非接触式探伤技术在恶劣工况条件下具有广泛的应用前景,然而其发射电路产生的以共模噪声为主的脉冲电磁干扰会影响检测电路的接收效果进而产生误检。针对该问题,设计了消除电磁干扰的硬件电路,构建了具有高速、高共模抑制比、高输入阻抗以及低噪等特点的复合仪表放大器。电路用高速低噪双通道ADA4817-2作为输入增益级放大器,后接高共模抑制性能的AD8429仪表运放,提高了电路对噪声的抑制能力。在工况下进行测试,结果表明该电路能够实现共模噪声的有效消除。