基于海南生态环境下光伏电池输出特性的建模与仿真研究

研究不同环境下光伏电池输出特性,对研究最大功率点和提高光伏系统效率具有重要意义。建立了改进的光伏电池数学模型,搭建了光伏电池的仿真模型,对光伏电池在不同光照强度和不同温度下的输出特性进行了仿真,并针对海口地区的具体情况,在不同倾角下对光伏电池输出各项参数进行仿真。最后,总结出光伏电池随光照强度和环境温度的变化规律,确定了海口市光伏电池板的最佳安装倾角。

标准化视域下光伏电池输出特性与最大功率跟踪研究

随着时代的不断发展,基于光伏电池的太阳能发电技术得到了愈发广泛的应用。针对光伏电池的输出性能以及功率特征进行分析研究对保障其运行稳定性具有关键性作用。文章以光伏电池的工作原理作为切入点,针对电池的物理模型与数学模型进行了构建与分析,同时基于扰动观测与电导增量等方式探讨了不同参数选择变化对于最大功率点跟踪所产生的影响,力求进一步强化对于光伏电池输出能力的控制,进一步保障光伏电池的功率稳定性。

SESAM锁模全保偏皮秒脉冲光纤激光器输出特性

搭建了基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模的全保偏皮秒脉冲光纤激光器,对比分析了以多量子阱和体材料作为可饱和吸收层的SESAM对锁模激光器输出特性的影响。实验结果表明,多量子阱和体材料SESAM均可实现稳定的自启动锁模。随着量子阱周期数的增加,SESAM调制深度增大,激光器输出脉冲宽度变窄,具有更高的输出功率和更大的锁模区间。但量子阱周期数过高的SESAM具有较大非饱和损耗,使得相同泵浦功率下输出功率降低。在相同调制深度下,体材料SESAM的非饱和损耗偏大,降低了输出功率和光光转化效率,但对脉冲的窄化作用更显著。SESAM对输出脉冲的波长和光谱宽度无显著影响,主要受光纤布拉格光栅(FBG)控制。本文对SESAM的设计与选型具有一定指导意义。

直升机ACF智能旋翼压电叠堆输出特性仿真分析

压电叠堆是ACF智能旋翼中后缘襟翼的致动元件,其输出性能的好坏直接影响后缘襟翼的偏转效率。基于COMSOL Multiphysics有限元平台,对全电极和叉指电极两种构型的压电叠堆进行了参数化建模,对叠堆自由位移和阻塞力两种典型输出特性进行了仿真分析,并利用理论进行了校验。结果表明,基于参数化建模的压电叠堆有限元模型具有良好的准确性,其计算结果与理论模型计算结果基本保持一致;两种构型压电叠堆的输出特性随激励电压的变化都是趋于线性的;相同激励电压下,同横截面积的叉指电极型压电叠堆的自由位移小于全电极型,减小比例与各陶瓷层活性区面积的缩减比例一致,而两种构型叠堆的阻塞力大小相当,叉指电极的尺寸缩进不会使得阻塞力明显降低。

隧道洞口光伏发电系统输出特性仿真研究

目前国内关于隧道洞口光伏发电系统的研究主要是针对隧道场景的工程应用和发电功率预测,针对隧道特有的“白洞”和“黑洞”工况下的光伏组件容量与照明负载匹配问题的研究较少。针对用于照明负载的隧道洞口光伏发电系统应用场景,以晶科能源控股有限公司Tiger Pro系列555W的8块光伏组件串联构成光伏发电源,以BOOST变换器作为直流变换器,仿真研究在光照、温度、负载变化情况下隧道洞口光伏组件和直流变换器输出端的特性变化情况。仿真结果表明:本研究的串联光伏发电源的输出可在稳态和瞬态情况下满足隧道内照明要求;当辐照降低或负载过载时,可通过额外补充电容或储能系统进行容量支撑。研究结果可为匹配光伏组件数量、照明负载功率提供参考,为支撑隧道照明供电的设计方法提供理论支持和技术指导。

计及边缘效应的差动圆柱面电容式倾角传感器的输出特性

为了研究差动圆柱面电容式倾角传感器在计及边缘效应情况下的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,讨论差动圆柱面电容器中的电场,给出其电容量随倾角变化的函数式,绘制出该传感器输出特性曲线,分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素,并指出改善该传感器输出特性的途径。

多方向振动能量收集装置输出特性分析

针对一种压电振动能量收集装置输出特性展开研究,以实现多方向、宽频振动能量收集。首先,建立压电悬臂梁单自由度振动系统的微分方程,分析外激励下悬臂梁的输出响应。在此基础上,采用COMSOL建立多悬臂梁式振动能量回收装置有限元模型,并进行模态、输出电压及输出功率等分析,仿真结果表明振动能量回收装置在不同方向激励时均具有较高的电压、功率输出。此外,进一步讨论了装置的在不同方向激励下宽频输出特性,结果显示其在200~400 Hz频带范围内具有多个幅值相当的峰值。

计及横向边缘效应的摆式差动电容倾角传感器输出特性

为了研究计及极板横向边缘效应的摆式差动电容倾角传感器的输出特性,利用保角变换法和格林函数法,讨论电容式倾角传感器的电场,得到其电容量随角位移的变化关系,通过MATLAB软件绘制出该传感器输出特性曲线,并对影响该传感器输出特性的因素做了定量分析。仿真模拟结果显示,在传感器的动极板的宽度小于静极板时,增大两极板的宽度差,再适度增大极板的间距,并减小极板直缝隙的宽度,可提高该传感器灵敏度及线性度,改善其输出特性。

新型材料结构无轴承永磁电机输出特性影响分析

针对目前大部分无轴承永磁电机的转子材料和结构性能较差导致电机输出特性不优的问题,本文提出了一种新型的无轴承永磁电机转子材料与转子组合。一方面,研究不同材料(铁氧体、铝镍钴、稀土钕铁硼)对转矩密度、功率密度、效率等方面的影响,确定出能使电机性能最优的材料。另一方面,设计了一种新型的永磁转子结构,并采用ANSYS对包括永磁转子结构在内的三种结构进行电磁有限元分析。结果表明,本文设计的新型材料、结构可以显著提高无轴承永磁电机的悬浮性能,新型Halbach阵列转子结构性能最优,且进一步提高了工作效率和永磁体利用率,这为无轴承永磁电机的结构优化和性能提升提供了空间。

雾霾对光伏组件输出特性的影响研究

该文通过数学建模研究雾霾相对湿度和质量浓度对辐照度的影响规律,并通过实验验证雾霾的相对湿度和质量浓度对辐照度和光伏组件输出功率的影响规律。实验结果表明:雾的相对湿度(RH)从23%上升至90%,辐照度下降52.17%,光伏组件输出功率下降46.5%,在相对湿度达到65%之后辐照度和功率下降幅度加快;霾质量浓度从18µg/m^(3)增加至517µg/m^(3),RH=30%、50%、60%、75%、80%、90%时辐照度分别下降16.0%、25.0%、40.0%、74.4%、73.1%、68.6%,光伏组件输出功率分别下降21.8%、22.5%、35%、69.9%、70.1%、67.7%;RH从30%增加至90%,霾质量浓度为108、189、312、405、497µg/m3时辐照度分别下降60.0%、78.8%、800.%、85.1%、85.8%,光伏组件输出功率分别下降47.4%、73.3%、78.1%、82.5%、84.9%,随着RH的增大辐照度和输出功率的降幅在逐渐增大。关于雾的相对湿度和雾霾质量浓度对辐照度的影响进行数值模拟,模拟结果和实验结果基本吻合,模拟和实验误差最小为0.1%,最大为10.7%。

基于图像奇异值分解的局部遮挡光伏阵列输出特性建模研究

为精确评估复杂局部遮挡状态下光伏阵列的发电性能,提出一种基于图像奇异值分解的光伏阵列输出特性建模方法。通过鲸鱼优化-随机奇异值分解准确提取遮挡类型、轮廓特征,精确定位遮挡至电池片,提取遮挡在每个电池片中占比以构建遮挡状态矩阵;基于单二极管模型,根据遮挡状态矩阵建立光伏阵列局部遮挡模型,实现光伏阵列输出电流-电压特性的快速、准确计算,可为利用光伏电站现场监控照片或视频评估光伏电站发电性能提供应用基础。

立体环境风下菲涅尔聚光光伏系统电输出特性

研究聚光条件下实际环境风对系统性能的影响对聚光光伏系统的设计和运行具有重要的意义。针对线性菲涅尔聚光光伏系统,采用光–热–电耦合模拟方法,分析立体环境风的风速和风向角(包括入射角和偏向角)对系统电输出特性的影响。结果表明:随风速增加,平均电效率η_(el)上升,且不同光伏电池板倾角α下η_(el)差异性减小;风向角θ从15°增加到75°,环境风入射角减小,偏向角增大,两者共同作用导致在倾角α≤60°时,η_(el)先单调递增后单调递减,在θ=45°时达到最大,且风速较低时,η_(el)(θ=15°)>η_(el)(θ=75°),风速较高时则相反;在倾角75°时η_(el)表现为先升高后降低再升高的趋势,且风速大小不影响η_(el)的变化规律;随着倾角的增大,各倾角下最大平均电效率对应的偏向角和入射角也逐渐增大。研究结果从理论上揭示了立体环境风对菲涅尔聚光光伏系统电输出特性的影响机制和规律。

基于Simulink参数变化对油气悬挂输出特性影响分析

根据结构特点和工作原理,获取不同工况的输出力;在此基础上对非线性刚度和阻尼特性进行分析,并分别获取理论模型;根据理论模型和实际1/4车辆油气悬挂特点,基于Simulink建立数学仿真模型,分析悬挂缸的主要结构参数和工作参数变化对其输出特性,尤其是刚度特性和阻尼特性所产生的影响进行分析。利用油气悬挂液压试验台,对仿真分析的输出特性进行验证分析,获取关键参数进行对比,以验证数学模型和结果的可靠性。结果可知:对油气悬挂刚度特性影响最大的因素为缸筒、活塞杆等的直径,二者的影响趋势相反,前者呈现负相关,而后者则呈现正相关;悬挂中气体的高度与刚度特性呈现负相关;簧上质量的影响与前述直径尺寸的影响趋势基本一致,发生改变时,也是曲线的位置高低产生重要影响,但是影响略低于直径变化的影响,其值不断增加时,刚度特性的变化则逐渐减小;阻尼特性的变化在拉伸压缩阶段并非对称的,而是纯在较大的不对称性;相对速度值相同,而方向相反时,拉伸行程的阻尼力是压缩行程的3倍左右,这与设计目标是一致的;试验测试结果与仿真分析结果比较吻合,误差较小,控制在5%以内;因此,所建立的模型是准确的,获得的分析结果是可靠的,能够准确描述油气悬挂的特性,为此类研究提供参考。

基于Simulink单气室油气混合式悬架输出特性分析

单气室油气混合式悬架被广泛应用在各类重载车辆,其输出力特性模型对结构设计具有重要影响。结合单气室油气混合式悬架的结构和运动特点,采用不同的油液和气体状态分析方程,对弹性力和阻尼力等进行分析,获取油气悬架输出特性的数学模型。基于数模模型,应用Simulink搭建油气悬架输出特性的仿真分析模型,获取车辆前后悬架的行程范围;选取输入激励信号频率在(0.5~10)Hz、幅值在(5~50)mm之间,不同参数进行分析,获取激励参数对输出特性的影响规律;搭建1/4车辆油气悬架试验台架,施加周期性外部激励,获取试验测试和模型仿真的输出特性关键参数,以验证数学模型和仿真模型的可靠性。结果可知:输入激励幅值不变,当频率增大时,压缩状态,输出力变化较小,最大值保持不变;而伸长状态,变化加快,最小值减小,极值均出现在平衡位置;当输入激励频率不变,而幅值增加时,压缩状态,输出力变化较小,最大值增加;伸长状态,变化加快,最小值减小,出现在平衡位置附近;试验和仿真的加速度均方根值基本一致;功率谱密度的频率值与输入值保持一致,均为1Hz,而仿真幅值略大于实测值;输出力曲线,仿真结果与试验结果相差不大;输出力特性参数误差较小,均小于5%;结果表明所建立的数学模型及仿真模型的准确性,能够比较准确的预测分析油气悬挂缸的输出力特性,为此类设计提供参考。

双转子永磁缓速器的设计与输出特性分析

通过对转子轴向移动式无级变矩永磁缓速器工作原理的研究,提出一种鼓式双转子永磁缓速器结构设计方案。根据设计目标以及车辆制动法规要求,基于永磁制动理论,采用MATLAB辅助设计确定了双转子永磁缓速器关键结构参数。通过ANSYS EM三维电磁场瞬态仿真模块,建立有限元仿真模型,对缓速器输出的制动力矩输出进行仿真分析,验证其在不同工作模式下的制动力矩,研究双转子完全工作状态下转子的转速与输出制动力矩的关系、输出制动力矩的调节特征。研究表明:所设计的永磁缓速器的制动力矩输出满足车辆的要求,其输出的制动力矩具有无极线性调节特性,还有性能提升空间。

摆动阀式泥浆脉冲器电机输出特性及影响因素分析

摆动阀泥浆脉冲器本身可以产生较高频率的载波,成为高速泥浆脉冲传输的较好选择。由于工作时负载力矩复杂,影响因素众多,为电机输出特性研究带来较大困难。利用在井下工作时的动力学平衡方程,通过水循环实验方式测量得到摆动阀电机在最大转矩比电流控制方式下的位置角度和输出电流数据,进而计算井下工作时电机输出转矩和输出功率,并对其影响因素进行综合分析。结果表明,受惯性转矩、弹性转矩和动态水力转矩的影响,电机输出转矩在不同工作频段表现为不同特征;低频段时,电机输出转矩的变化幅度随载波频率的增大而减小,输出功率随载波频率的增大而缓慢增大;中低频段时,电机输出转矩和输出功率在该频段幅度变化较小,相对比较稳定;高频段时,电机输出转矩和输出功率均随频率的增大而快速增大。可以通过增大扭杆刚度系数和降低摆动阀转子轴系转动惯量的方式降低电机在高频段的输出,以保证电机在额定转矩和额定功率下可以控制摆动阀在井下实现高频快速的摆动,产生稳定高载波频率下的泥浆脉冲压力波形,实现高频载波的目的,为随钻测井数据的高速传输提供了保障。

多源异构信息融合光伏组件输出特性动态建模

针对应用广泛的载体运动发电中的载体运动状态对光伏组件输出特性的影响进行研究。通过构建多源异构信息融合光伏组件输出特性动态模型,实现了光伏组件运动机械参数与输出电参数的统一,获得光伏组件最大输出功率与载体运动状态参数间的耦合关系,并采用SIMPACK构建仿真系统进行实验,证明了方法的正确性,结果显示计算值与测量值最大偏差为0.67 W,最大相对偏差率为3.23%。所提方法可为运动载体下光伏组件最大功率点动态追踪控制方法提供理论依据,有助于实现光伏高效率零碳技术发电。

宽转速摆线泵空化及流量输出特性研究

主动减震系统摆线泵工作转速范围宽,最高达6000 r/min,随着转速的变化,摆线泵密封容积腔、吸油口极易产生空化现象,进而影响摆线泵流量输出特性。提出了一种结构紧凑型动力单元,基于摆线泵宽转速运行工况,研究不同转速下摆线泵最小密封容积腔、吸油流道气相体积分数变化规律。研究结果表明:当摆线泵转速为1000 r/min时,最小密封容积腔含气率50%附近的区域占比大,当转速为6000 r/min时,最小密封容积腔含气率90%附近的区域增加明显;摆线泵工作在2000 r/min时,入口加压0.5 MPa气相体积分数最大为0.018,入口为大气压时的气相体积分数最大为0.1,当转速增加至6000 r/min时,入口加压能够有效控制吸油流道气相体积分数,改善摆线泵流量输出特性。

局部阴影遮挡下大尺寸光伏组件的输出特性研究

以太阳电池尺寸为210 mm×105 mm、电路结构为并串结构的大尺寸光伏组件为例,首先分析单片太阳电池不同阴影遮挡比例时的情况,然后分析光伏组件6种不同阴影遮挡比例和18种典型阴影遮挡位置和形状对大尺寸光伏组件输出特性的影响。结果表明:随着单片太阳电池阴影遮挡比例不断增大,二极管始终未导通,但光伏组件的最大功率逐渐降低,最后降至初始功率的2/3;阴影遮挡比例对采用并串电路结构的大尺寸光伏组件的I-V特性的影响是非线性的。对于整块光伏组件而言,阴影遮挡比例越大,光伏组件的最大功率越小;在同一阴影遮挡比例下,集中阴影遮挡对光伏组件最大功率损失的影响更大。

喷油器用超磁致伸缩致动器结构设计及输出特性实验研究

根据非直驱式高压共轨电控喷油器的驱动需求,设计了喷油器用超磁致伸缩致动器(GMA),完成了GMA样机制作和输出性能测试。首先,采用GMM筒与“T”形输出杆嵌套配合的结构形式,设计了喷油器用GMA,通电时可输出上行位移;然后,将GMA划分为三个功能模块,依据设计需求,计算了各模块主要部件结构参数的约束条件,确定了GMA的主要尺寸参数;最后,对GMA输出特性进行了试验测试。结果表明:设计的GMA稳态位移大于40μm,在工作频率范围内,输出位移较为稳定,位移-电流迟滞较小;在专用电源驱动下,响应时间短于1 ms,满足预期设计需求。