宽范围负载CL-LDO的设计

针对规模与功耗骤增的集成电路发展趋势,设计了一种可以提供宽范围负载电流的无片外电容型低压差线性稳压器(CL-LDO).为了解决宽范围负载电流与无片外电容等需求所带来的稳定性问题与瞬态特性问题,提出了动态零点补偿的方式与瞬态增强电路结构,既保障了整体电路在全负载范围内保持稳定,又实现了较好的瞬态特性.基于0.11μm CMOS工艺,完成电路设计、版图设计与仿真,仿真结果表明,在0~500 mA的负载范围内,整体环路增益可以达到68 dB;最小相位裕度为56°;当负载电流在1~500 mA之间发生跳变时(Δt=500 ns),输出过冲和下冲分别为56 mV和141 mV,建立时间分别为2μs和0.78μs;PSR为-67.2 dB@1 kHz,负载调整率为0.137μV/mA.

一种高精度宽范围共模输入的电流检测电路

基于0.18μm HV SOI CMOS工艺,设计实现了一种应用于电流保护系统中的高精度宽范围共模输入的电流检测电路。该电路通过检测采样电阻上的压降来获取电流值变化量;同时基于包含了LDMOS管的保护电路单元实现了宽的共模电压变化范围。此外,通过电路内置的逻辑控制单元实现输入正负压状态下高低侧运放的切换使用,降低了功耗;利用差分放大器以及跨阻放大器对获取的信号值进行处理,提高了检测精度。测试结果表明,在25℃温度下电路总输出误差<0.67%,在-55℃~125℃温度范围内电路可承受-18V~80 V宽范围共模输入且带宽大于200 kHz,当输入电压在-18V~80 V范围内变化时,输出电压的变化小于40 mV。

一种适合宽范围输出的双向DC-DC变换器

提出一种适合宽范围输出的双向DC-DC变换器。该变换器结构与传统LLC双向DC-DC变换器类似,但通过开关管复用以及将谐振电感增加绕组复用为一个反激变压器,构造了多种工作模式。变换器采用PWM调制,正向功率传输时有中、低两种电压增益模式,反向功率传输时有高、中、低三种电压增益模式,所有模式中均可实现全负载范围内的软开关状态。对各模式的工作原理、增益公式推导进行了详细的描述。最后以满足4-5节12 V蓄电池的充放电为前提,给出变换器设计和控制方法,并搭建了相应参数的实验样机。实验结果验证了该变换器分析的有效性。

可再生能源电解制氢宽范围运行控制策略

首先分析碱液电解制氢低载低效率的机理,发现通过重塑激励电场可有效提升系统低载效率。基于此,提出多模态自寻优(MMSO)电解制氢变流技术及其对应的变流器原理样机,并将所提控制策略应用于光伏直驱的2 Nm^(3)/h碱液电解槽(约10 kW)。发现相比于传统直流供电策略,所提策略具有以下优势:1)低载工况下,MMSO电解制氢变流控制策略最大效率提升超过两倍;2)效率≥50%约束下,系统运行范围从30%~100%扩大至10%~100%;3)碱液电解槽可全范围跟踪可再生能源出力。

碱液电解槽建模与宽范围运行控制

在碱液电解制氢中,碱液电解槽(AWE)的低载性能差,难以宽范围跟踪波动性可再生能源出力。基于工业AWE的内部结构和工作原理,建立了一种新的工业AWE等效电路模型,揭示了AWE低载低效率的内在机理,并提出了一种多模态自寻优(MMSO)控制策略及其原理样机。在低载时施加低频脉冲电流以提高制氢效率,从而实现工业AWE的宽范围运行。基于10 kW的AWE实验平台,验证了所提模型的正确性以及所提MMSO控制策略对AWE在低载范围内效率的提升具有显著的效果。

旋流组合稳焰的宽范围亚燃冲压燃烧室性能研究

拓宽冲压发动机的稳定工作范围对于发展组合循环发动机技术意义重大。为兼顾火焰稳定和总压恢复性能,在亚燃冲压燃烧室中提出局部旋流组合稳焰方式。在燃烧室入口前加装2个总阻塞比仅为9.6%的旋流器,与突扩结构共同作为火焰稳定装置。在Ma1.5和Ma3的来流条件下,对不同的煤油喷注方式、点火位置、喉部面积和运行当量比对燃烧室特性的影响进行了实验研究。结果表明,相较于无旋流器时,旋流稳焰以1%左右的总压损失为代价,Ma1.5时使得点火边界下降了64.7%,联焰边界下降了14.8%,成功下拓了亚燃冲压燃烧室的点火和火焰稳定范围。旋流器单独供油还能使得点火当量比进一步下拓至0.13,下降幅度达到74.5%。对于点火边界来说,受煤油穿透和分布影响,单外喷优于单内喷,点火位置对单内喷的点火有一定影响,而喉部面积对点火影响不大。对于联焰边界来说,单内喷和单外喷很难实现联焰;内外都喷时,随着当量比增加,火焰实现联焰且长度明显增大。对于燃烧效率而言,单外喷燃烧效率最高,随当量比的增加燃烧效率呈下降趋势,而Ma=3时,来流总温的升高使得燃烧效率提高至η> 0.87。

一种两级式宽范围输入的高位取能电源设计

介绍了一种用于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的宽范围输入高位取能电源设计方法,根据电源高电压、宽范围输入和多路小功率输出的特点,电源采用两级式结构。第一级源变换器采用输入串联输出并联(Input-Series Output-Parallel,ISOP)的反激拓扑,主要实现降压功能;第二级负载变换器采用三路单独的反激电路,保证精准调压。在此基础上,设计了一台输入电压DC 400~3 500 V、输出电压DC 15 V/15 V/400 V的高位取能电源样机。通过最高输入电压下开关管源漏极电压波形和不同负载下输出电压波形,证明了该设计方案可在宽输入范围内可靠运行,有效地减小了单个开关管所承受的电压应力并且具有优良的带载性能。

磁耦合无线电能传输系统宽范围零电压开关实现方法

在磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统中,由于磁性材料和金属材料的存在,气隙变化会导致线圈自感和互感发生变化,这在小气隙应用中尤为明显。该文提出一种考虑线圈参数和负载变化的宽耦合范围零电压软开关(ZVS)实现方法。该方法使用移相调制(PSM)实现了系统的恒流/恒压(CC/CV)输出。通过优化线圈结构和补偿参数,自感变化转变为有利的可变输入阻抗,从而显著地拓宽了ZVS运行范围。同时,系统无功电流降到最小。为了验证所提方法的有效性,搭建一套250 W的实验装置,实验结果表明,在气隙变化范围10~60 mm,最大自感变化范围32.88~23.84μH,最大互感变化范围19.13~6.05μH内,系统实现了最小无功电流下的宽耦合范围ZVS运行,且具备CC/CV输出特性,峰值效率达到92.5%。

高电压宽范围输入低电压输出的DC-DC辅助电源设计

高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源技术是中高压、大容量电力电子变流系统的关键辅助技术。基于双管反激电路,本文设计了一个高电压宽范围300~2 500V输入,低电压24V输出的DC-DC辅助电源样机,并给出了电源详细的设计方案。相比传统辅助电源,设计的辅助电源启动支路在电源工作后可自动断开,实现了电源输入电压范围更宽目标;电源主电路由变压器隔离,控制、反馈电路由辅助绕组供电,确保了电源输入/输出高电压隔离;开关管驱动电路采用带耦合电感的脉冲变压器,满足了驱动信号高压隔离和同步驱动要求。此外,计算电源效率的结果表明,双管反激辅助电源更适合高电压输入场合。最后,进行了相关实验,结果验证了所设计的高电压宽范围输入的DC-DC辅助电源方案可行性和正确性。

40cm离子推力器功率宽范围工作实验研究

深空探测任务要求太阳能电推进系统具有大推力、高比冲特性,同时随着航天器离开太阳距离的增加,太阳能效率快速降低,要求电推进系统具备功率宽范围高效工作能力。为了研究兰州空间技术物理研究所研制的40cm离子推力器功率宽范围工作能力,从实验角度研究了1~10k W 40cm离子推力器的工作性能及其变化规律。通过对离子推力器工作参数和性能的分析与计算,依据功率调节方法确定了40cm离子推力器1~10k W多模式工作点电参数;通过阴极流率优化和放电损耗优化实验确定了多模式工作点最佳供气参数。在设计确定的电参数和实验确定的供气参数下,开展了1~10k W调节实验,获取了40cm离子推力器的工作性能及其变化规律。实验结果表明:40cm离子推力器可在1~10k W内稳定工作,推力42~336m N,比冲2174~4389s,效率41%~72%;随功率增加效率增高,当功率大于2.5k W时效率大于63%。

宽范围高电压输入两级DC/DC辅助电源

中高压、大容量电力电子变流系统中,二次回路的辅助电源对系统的可靠运行起着关键性的作用。但目前已有的辅助电源大都针对低压、中小容量的变流系统,且普遍有输入电压较低、输入电压范围较窄或效率较低的问题。为此,设计了一种适用于中高压、大容量电力电子变流系统的辅助电源。该电源的输入范围为400～2 000V,输出24 V直流电压,采用两级DC/DC拓扑结构,可以很好地实现宽范围输入并避免输入/输出隔离问题。推导了前级变换器传递函数并给出了该电源的小信号模型,对其进行了稳定性分析。最后进行了相关的实验,验证了所设计辅助电源的正确性和可行性。

基于宽范围动态植被指数的棉花冠层覆盖度监测

旨在利用宽范围动态植被指数对棉花冠层覆盖度进行监测,解决传统的利用归一化差值植被指数对冠层覆盖度较高时监测不准确(饱和)的问题。采用高光谱仪获取棉花不同时期不同覆盖度的冠层光谱反射率,通过对构成归一化差值植被指数的近红外波段反射率引入系数α来提高修正后的植被指数随棉花覆盖度变化的动态范围。当利用权重系数0.1≤α≤0.2对近红外波段反射率调整之后,新形成的宽范围动态植被指数用于监测不同覆盖度棉花时未出现"饱和"现象。利用宽范围动态植被指数建立的棉花覆盖度监测模型的决定系数r2>0.948,对棉花冠层覆盖度进行监测,可以解决传统的归一化差值植被指数对冠层覆盖度较高时监测不准确(饱和)的问题,提高了植被指数对棉花冠层覆盖度监测的精度。

一种宽范围双管反激DC/DC辅助电源设计

宽范围DC/DC辅助电源是高电压大容量电力电子变流系统的重要组成部分，尤其是对于具有标准化、模块化、分布式结构的中高压大容量电力电子变流系统意义更重大。首先，基于双管反激电路，设计制作了一个宽范围高电压80-800V输入/低电压24V输出的辅助电源样机，针对常规双管反激电源反馈电路存在的问题，进行了详细分析并提出解决方法；其次，给出了实验波形，对实验波形中的尖峰及震荡现象进行定性分析并给出解决思路；最后，利用闭环系统的开环传递函数对双管反激电路进行了稳定性分析。

应用16S rRNA宽范围聚合酶链反应快速检测临床无菌体液感染

目的应用16S rRNA宽范围聚合酶链反应(PCR)快速检测临床无菌体液感染,并与传统培养方法进行比较分析。方法收集94份临床无菌体液(血液、脑脊液、胸腹水、关节液)标本,提取细菌基因组DNA,应用16S rRNA宽范围PCR扩增,并将PCR阳性产物测序,然后将测序结果在美国国家生物技术信息中心(NCBI)上进行BLAST比对,从而确定菌种。同时,应用常规培养方法检测94份无菌体液标本,并对2种方法的结果进行比较。结果 16S rRNA宽范围PCR敏感性高,最低扩增浓度为103 CFU/mL,且该技术特异性高,其阳性扩增产物经测序比对后结果和培养结果完全吻合。另外,94例临床标本中应用培养方法培养出阳性例数为9例,阳性率为9.6%,而应用宽范围PCR,除培养阳性的9例均为阳性外,另外扩增出6例阳性标本,阳性率为15.9%,而此6例经测序证实分别为4株铜绿假单胞菌、1株黏质沙雷菌、1株肺炎链球菌。结论 16S rRNA宽范围PCR与培养技术比较起来,敏感性高,特异性强,有望成为临床无菌体液病原体感染快速筛查的方法。

具有宽范围输入和高效率的改进型LLC谐振变换器

与传统变频控制LLC谐振变换器相比,定频移相控制LLC谐振变换器具有磁性元件设计简单的优点。但在输入电压和负载宽范围变化时,定频控制LLC谐振变换器存在环流损耗较大引起效率降低的问题。针对以上问题,本文提出了混合模式定频控制的改进型LLC谐振变换器,能够显著地拓宽变换器的电压增益范围,使LLC变换器能够适应更宽范围的电压输入,同时,提高了变换器的效率,且控制结构简单,易于实现。变换器所有开关管均能实现零电压导通(ZVS),副边整流二极管能实现零电流关断(ZCS),且电路环流损耗较小。结合状态平面轨迹模型,对混合模式定频控制的改进型LLC谐振变换器进行了理论分析,推导了电压增益的表达式以及开关管软开关的实现条件;并通过一台120~400 V输入、300 W/48 V输出的实验样机验证了理论分析的正确性。

具有恒功率特性的输出宽范围可调的变结构DC-DC变换器

针对直流测试电源等宽范围的应用场合,提出一种具有恒功率特性的输出宽范围可调的变结构DC-DC变换器,该变换器是对传统隔离型直流变换器的拓展,由多级可串并联输出的单元模块嵌套组成。详细阐述变换器的基本结构、工作原理和工作序列,研究恒功率控制策略和平滑切换控制策略及通用的系统模型。并以某级嵌套为例,进行实验研究和同类变换器的对比分析,结果验证了理论分析的正确性和可行性,以及该变换器在宽范围领域应用的优越性。

宽范围电网下并网逆变器延时小信号建模及不连续稳定区间分析

该文以光伏并网逆变器为例,借助pade近似方法,建立考虑控制延时环节的光伏并网逆变器状态空间小信号模型,利用特征值分析方法研究宽范围电网强度下考虑控制延时的光伏并网逆变器稳定性问题。算例仿真分析结果表明:在考虑控制延时的光伏并网逆变器系统中,当电网强度在较宽范围内变化时,系统存在不连续稳定区间;考虑控制延时的系统小信号模型要更加精确,对控制器参数的变化更加敏感;在极弱电网(短路比SCR≤1.6)下,锁相环和电流环相关振荡模式之间会发生交互作用和"借"阻尼现象,并引起系统不稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真和验证实验证明了理论分析的正确性。

断裂韧度试样CCNBD宽范围应力强度因子标定

国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出了一种新型岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样CCNBD,但是,其断裂韧度计算公式中的重要参数(即无量纲应力强度因子的标定)仍存在问题。采用一种新的分片合成方法并结合有限元法,参照ISRM给出的CCNBD试样的尺寸限制,对该范围试样的应力强度因子进行了宽范围的标定,以便在试验中能因地制宜地选用不同几何参数的CCNBD试样。结果表明:分片合成方法的计算值有很高的精度,不但减少了工作量,也使标定的无量纲应力强度因子比现有文献值更加准确、可靠。

基于宽范围粒径谱仪的气溶胶探测方法

通过改变基于宽范围粒径谱仪的温度控制方法,研究温度变化对气溶胶浓度的影响和作用.本文首先对宽范围粒径谱仪进样系统温度控制方法进行改进,即采用钽管加热器及不加热切换的温度控制方法来改变宽范围粒径谱仪进样部分温度,使用改进后的系统测量室内外大气气溶胶,对不同温度下大气气溶胶的浓度分布情况进行讨论与分析.结果表明室外粒子数浓度分布的峰值与室内粒子浓度分布的峰值相比,室内空气中粒子数浓度峰值明显要小,即室外大气中的粒径大的粒子更多.证实了宽范围粒径谱仪适用于大气气溶胶的检测,在环境检测中有广泛的应用前景.

适用于高压宽范围输入的交错串并联正激变换器

面向中高压-宽电压范围输入、高可靠性中大功率变换应用,提出一种交错串并联正激变换器。变换器由两个低压桥臂和一个高压桥臂构成,3个桥臂形成两个正激单元。其中,低压桥臂开关器件电压应力为输入电压的一半,高压桥臂的电压应力等于输入电压。该变换器继承了双管正激变换器可靠性高、电压应力低、效率高的优点,同时开关管的最大占空比可以达到0.67,是传统双管正激变换器最大占空比的1.33倍,因此可以适应高压、宽输入范围场合的应用;开关管占空比小于0.5时,高压桥臂开关管可以实现软开关,占空比大于0.5时,低压桥臂开关管可以实现软开关。详细分析变换器的工作原理及特性,实验结果验证了理论分析的正确性。