地形对回线源地空瞬变电磁探测的影响研究

针对地形起伏对地空瞬变电磁勘探数据影响严重的问题,利用电磁三维(3D)分析软件对起伏地形条件下地空瞬变电磁响应进行了正演模拟,分析了不同地形对地空瞬变电磁响应的影响。首先,对均匀半空间模型进行正演计算,保证本文数值模拟的精确性;其次,在回线源外分别构造山峰及山谷地形,研究不同地形条件下电流断开后空间中电磁场变化;最后,建立典型地形含异常体模型,分析起伏地形对地下目标体探测的影响。研究结果表明:地形对地空瞬变电磁响应有着显著的影响且影响主要集中在早期;不同地形及同一地形两侧表现出不同的影响特征。该结果为地空瞬变电磁数据地形识别提供了有价值的结论。

一种用于光伏逆变器的新型功率解耦电路

提出了一种用于光伏逆变器的新型功率解耦电路。其中,两个解耦电容的电压叠加起来以提供直流母线电压,一个双向Buck/Boost变换器连接在两个解耦电容之间,使得能量可以在两个解耦电容之间双向传递。本文对新型功率解耦电路的工作原理进行了详细分析,给出了解耦电容的参数设计,解耦电路的控制策略以及功率解耦电容平均电压的控制方法。利用Saber软件对所提出的功率解耦电路进行仿真研究。仿真结果表明所提出的功率解耦电路及其控制策略可以在实现功率解耦功能的同时降低解耦电容的容量和耐压。

一种新型高效无变压器型单相光伏逆变器

单相无变压器型逆变器由于体积小、效率高、造价低,被广泛应用于低功率光伏并网系统中。本文提出了一种新型无变压器型单相光伏逆变器,该逆变器不产生共模电流,对电网不产生直流分量。相同条件下,其输出电流纹波是半桥逆变器的一半,与二极管钳位式三电平逆变器的几乎相同;并且其效率高于半桥逆变器,与二极管钳位式三电平逆变器的效率接近;实验样机的测试结果验证了所提出的逆变器拓扑的合理性。

基于直线感应电机负载的移动式无接触供电特性分析

采用移动式无接触方式为感应电机驱动等运动类设备的供电具有灵活、安全、环境友好等优点,文章提出了一种为直线感应电机驱动系统(LIMD)供电的移动式感应耦合供电(MICPT)系统,研究了LIMD作为MICPT系统负载的简化模型,以及MICPT在原边绕组恒流控制下不同互感和电机不同工况下的输出电压特性,提出将LIMD等效为一个可变电阻作为MICPT系统的负载进行供电特性分析的方法。基于MICPT供电的直线感应电机驱动系统实验装置实现了感应电机驱动实验车辆装置在移动式无接触供电下的往复运行控制,分析、仿真和实验验证了提出的供电方案及等效模型的正确性。

感应电能传输系统耦合机构输出功率的分析和控制

由于制造工艺等原因,感应电能传输系统(IPT)耦合机构的原边和副边线圈的自谐振频率可能不同,通常在耦合机构的副边采用可控整流器通过实施阻抗变换使耦合机构工作于高效率状态。但是当耦合机构工作于原边或副边线圈自谐振频率时,耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率将受到严重制约。本文提出将耦合机构工作频率设置在原边线圈和副边线圈自谐振频率之间的一个最佳频率点,可有效提高耦合机构保持高效率运行时的最大输出功率。首先推导了耦合机构原、副边线圈自谐振频率相同和不同时耦合机构高效率运行时的最大输出功率表达式,分析了耦合机构输出功率较低的原因。然后,分析了提高耦合机构输出功率的方法,推导出了耦合机构高效率运行时获得最大输出功率的工作频率点。结果表明,与原边谐振相比,采用本文所提出的开关频率计算方法,耦合机构的最大输出功率提升了92.5%。

感应电能传输系统能量双向传输切换控制策略研究

交通车辆的双向感应电能传输系统(Bidirectional Inductive Power Transfer,BIPT)能够将车辆制动能量回馈至原边侧,大幅降低车辆能耗。在原副边无通讯且无检测线圈的情况下,现有的正反向能量传输切换方法是副边变流器输出电压的移相角不变,其相对于电流的相位逐渐反相,该方法存在副边变流器功率因数过低和副边线圈电流振荡的问题。本文提出一种采用副边线圈电流跟踪控制的策略,通过副边线圈电流过零信号来控制输出电压的频率和相位,切换过程中,副边变流器输出电压的移相角先减小到零、然后输出电压立即反相、移相角逐渐增加,从而实现切换控制。同时,由副边变流器输出电压移相角的正负来控制系统传输能量的方向、移相角的大小控制系统传输能量的大小。结果表明,与现有切换方法相比,所提切换策略能至少降低副边线圈电流波动率9%,副边变流器的功率因数得到大幅度提高。

移动式感应电能传输系统分段供电控制策略研究

轨道原边线圈分段供电技术可解决轨道交通车辆非接触感应方式供电存在的供电距离远、漏磁严重、线路损耗大、系统效率低等问题,但是,车载副边通过原边分段时,系统输出电压波动严重。该文首先分析车轨耦合感应供电系统轨道原边和车载副边的耦合特性,揭示车轨耦合原边和副边互感变化规律;建立轨道原边分段供电系统等效电路模型,推导出副边模块通过轨道原边段间隔期间,相邻两个原边段同时供电时逆变器输出阻抗解析式及副边输出电压波动规律。为降低车载副边模块输出电压波动,同时使系统保持谐振状态、提高系统效率,提出一种基于副边模块位置的电流补偿和变频调节控制策略,在轨道交通车辆移动感应供电工程样机中验证上述策略的有效性。

感应电能传输系统基于阶梯波合成技术的谐波消除和脉冲密度功率调节方法

为提高感应电能传输系统输出功率,满足轨道交通大功率供电需求,该文采用一种基于三重级联的多电平逆变器拓扑结构,通过阶梯波合成消除3次、5次谐波的同时提出采用脉冲密度调节输出功率的方法。首先,建立谐波消除方程,分析在只消除3次谐波的条件下,调节脉宽或移相角调节输出功率时存在的输出功率调节范围小或电压谐波失真值较大的问题。为提高系统工作效率,选择同时消除合成输出电压中的3次和5次谐波,并计算出最优脉宽和移相角。为实现在消除3次和5次谐波条件下输出功率的调节,提出一种基于阶梯波合成技术的脉冲密度调制策略。在研制的基于三重隔离变压器级联拓扑结构的感应电能传输样机上验证该方法的可行性和有效性。测试结果表明,提出的方法可降低谐波在IPT系统中产生的额外损耗,特别是降低轻载时功率器件的开关损耗,进一步提高系统的工作效率。

感应电能传输系统中多拾取线圈互感补偿方法及输出功率平衡策略

多拾取线圈能够有效提高感应电能传输系统的输出功率,满足轨道车辆等大功率场合的需求。但由于制作工艺等因素的影响,各拾取线圈的自感存在着一定的差异,导致各拾取模块谐振频率不一致,从而引起输出电流不均衡并降低系统输出功率。首先分析了拾取线圈自感参数不一致带来的电流不均衡问题以及降低输出功率的原因;为消除自感参数差异导致的电流不均衡,提出了一种采用相邻拾取线圈间互感补偿拾取线圈自感差异的机理和方法,并给出补偿电容的设计方法,使各拾取模块的输出功率不受线圈间互感的影响。基于研制的感应电能传输工程样机的实验结果表明,该方法能够实现各拾取线圈输出电流的均衡,同时提高系统输出功率。

半航空瞬变电磁探测能力及影响因素研究

半航空瞬变电磁法通过在地面布设发射源,在空中使用无人机搭载接收线圈获取二次场信号实现对地下结构的探测,然而在实际应用过程中其探测能力会受到接收高度、水平偏移距等因素的影响。针对这一问题,开展半航空瞬变电磁响应空间分布特征研究。首先通过均匀大地模型和层状大地模型的正演计算,采用控制变量的方法分析不同因素对半航空瞬变电磁响应的影响;其次通过含异常体模型的正演计算,分析异常体埋深、电阻率等参数等对半航空瞬变电磁勘探地下目标体能力的影响。研究结果表明,接收高度和水平偏移距对半航空瞬变电磁响应的影响主要集中在早期,随着接收高度或者水平偏移距的增加,早期垂直感应电动势幅值逐渐降低,且回线源外响应出现极性反转现象;半航空瞬变电磁响应曲线在不同电阻率地层中表现出不同的衰减速率,这表明其对地层电阻率变化有着较好的识别作用;半航空瞬变电磁响应曲线中可以体现出地下目标体的埋深及电阻率变化,证明了半航空瞬变电磁对不同异常体的分辨能力。

一种感应耦合电能传输系统接收模块并联电流控制策略

因无接触变压器参数不一致,两接收模块并联的感应耦合电能传输（Inductively coupled power transfer,ICPT）系统会产生模块电流不均流问题。提出以副边半控整流桥电路代替副边不控整流桥电路,实现接收并联模块电流均流。推导两并联接收模块ICPT系统等效模型,并得到并联模块电流解析式,分析半控整流桥电路实现模块电流均流原理。在已研制的中速磁浮列车非接触供电系统实验装置上完成了实验,所提出的可控整流桥均流策略实现了接收模块并联均流,改善了系统运行。在输出电压220V、负载为6Ω时,实验装置输出功率8kW,均流控制前两并联接收模块电流幅值比为2.34,均流控制后两接收模块电流幅值相等,减少了由于电流不平衡造成的附加损耗。

基于智慧墙周界入侵报警系统的博物馆周界安防探析

博物馆作为历史文化展示的重要载体,安全防范工作不容忽视,而博物馆周界安全防范作为博物馆的第一道防线发挥着重要的作用,建立一个对周界进行监测、报警、视频确认联动的安全防线至关重要。本文基于智慧墙周界入侵报警系统具有无线传感、查询定位、数据通信、智能分析的技术特点,探讨博物馆周界安防的技术手段。

一种应用于轨道交通的Z型三相结构无接触供电系统

提出一种适用于轨道交通无接触供电(WPT)系统的新型松耦合变压器结构,沿轨道敷设的一次侧发射线圈是一种三相Z型结构,首先分析了一次侧和二次侧线圈的电磁耦合作用,得到一次侧和二次侧线圈的等效互感,计算了互感模型下二次侧线圈映射到一次侧的等效阻抗。在Maxwell中搭建了三相松耦合变压器模型,得到了一次侧线圈的电磁参数,利用PSIM分析了系统功率输出特性。结果表明提出的Z型三相松耦合变压器结构具有电磁耦合性能好、空间容错性强和系统阻抗对称的特点。