恒定磁场下水中交流电弧放电的特性

为了测量磁偏弧的电压、电流、电子密度及电子温度等参数的特性,搭建了电压电流测量系统,采用不锈钢棒状电极,在其间隙处加以磁感应强度为0、45和100mT的横向磁场,将电压升至约1500V,使电极间形成磁偏弧,测量不同条件下磁偏弧的电压和电流,同时采用光谱法对磁偏弧的光信号进行测量。结果表明:随着横向磁场的增大,电弧电压和电流增加,并在过零点处波形畸变;在光谱扫描特性中,电子激发温度和密度随着外加磁感应强度的增加而减少。以上研究结果为进一步研究水中电弧特性提供了参考。

126kV真空灭弧室1/2线圈纵磁触头三维磁场仿真

建立了126kV、1/2线圈纵磁触头三维电极结构模型,并利用有限元法对考虑了电弧影响的有限元模型进行了三维静磁场和涡流场仿真。结果表明静磁场下纵向磁场在触头片开槽处发生畸变,在触头间隙中心平面分布呈“平顶帐篷”形状。在涡流场下,当电流处于峰值时,纵向磁场在触头片上的分布和触头间隙中心平面上的分布与静磁场作用下相似:在电流过零时,纵向磁场在触头片中心形成一个最高峰,在最高峰周围形成6个次高峰;而在触头间隙中心平面分布呈“尖顶帐篷”形;沿路径(0,-60,110)～(0,60,110)纵向磁场的分布为开口向上的抛物线型,最大滞后时间0.36ms。

一种基于遗传算法和神经网络的PID控制

提出了一种融合遗传算法和神经网络的PID控制算法。该控制器先利用遗传算法对BP网络的初始权系数进行学习优化,再利用BP算法实现对PID参数在线调节,解决了控制器网络初始权系数对控制效果产生的影响,仿真结果表明了该控制方法的有效性。

磁悬浮效应检振系统设计

为了设计一种高效、高灵敏度的检振系统,在构建了磁悬浮球模型及控制系统的基础上,通过对系统的结构和运行参数分析,推导了外界振动下的系统动力学方程,并将其等效成表征质量-弹簧测振系统的常系数二阶微分方程,使等效阻尼系数和刚度系数与质量-弹簧系统的参数有一定的对应关系。在磁悬浮球质量分别为126.5g和198.5g的条件下,对振动频率为50Hz的激振器的位移波形及通过频谱分析得到的自功率谱进行了测量,对激振器不同位置的影响进行了实验比较。实验结果表明,该检测方法克服了一般测振系统无法克服的摩擦,提高了测量灵敏度,而且只要改变控制参数即可达到改变阻尼系数的目的,实现容易。

磁悬浮系统仿真及混沌特性研究

建立了磁悬浮系统的物理模型、数学模型和仿真模型。实测基础上推导了磁悬浮球所受磁力与电磁铁电流及磁悬浮球与螺线管距离的变化关系,得出了磁悬浮球的动力学方程。设计了磁悬浮系统的Simulink仿真模型,对无振动、外加振动及混沌状态进行了仿真。研究了稳定、准周期和混沌状态的相轨迹。实测了稳定波形、外加振动和混沌波形。实验表明,磁悬浮系统稳定,混沌状态的运动规律与仿真结果相同。利用建立的模型了解系统参数对磁悬浮系统稳定性影响,进而获得系统最佳参数,了解磁悬浮球的混沌特性及进一步完成系统的数据处理。

带毛刺高压导线电晕放电分析

论证了高压导线带有毛刺的部位可以形成极强的电场,产生电子的场致发射。通过仿真计算,分析了导线电晕放电时毛刺处与光滑处不同的放电形式。解释了运行线路局部电晕异常剧烈的现象。

水中交流电弧放电特性测试与仿真

为了探讨交流电弧放电在废水处理中的应用,将经典的Mayr和Cassie电弧微分方程模型以串联电阻的方式联合起来,并针对液态工质的特点引入了最小电导参数,建立了适合水中交流电弧的数学模型;采用Matlab/Simulink软件将电弧数学模型转换为电路模型,对放电伏安特性进行了仿真分析;改变数学模型中的最小电导,分析了其对仿真结果的影响。研究表明,水中交流电弧放电存在气液两相放电,水的气化程度越大放电波形畸变越大,稳定的电弧放电实质上发生在水蒸气中,实测与仿真的电弧放电波形基本一致。最小电导参数与废水的电导率密切相关,电导率越小,电弧重燃电压越大,稳定燃弧电压越小。

磁悬浮振动测试系统的混沌运动

磁悬浮振动测试系统在一定条件下存在混沌运动,直接影响系统正常工作。为了解磁悬浮振动测试系统的混沌特性,推导了磁悬浮球运动的动力学方程,并建立了磁悬浮振动测试系统的仿真模型。在光电增益、控制电路电压增益、电流增益和磁力系数不变的情况下,通过改变磁悬浮球控制系统微分参数、光电位移传感器安装位置和磁悬浮球初始位置项对振动测试系统的混沌运动特性进行了研究,得出了产生混沌的边界条件,最后得出了系统的最优参数。实验结果表明,在最优条件下,系统能够达到稳定工作。

基于磁悬浮技术惯性式振动测量方法研究

磁悬浮球作为质量块实现惯性式振动测量,测量磁悬浮球与测振系统壳体的相对位移即可得到被测振动体的振动参数。由于磁悬浮球不与任何物体接触、无机械摩擦、无机械间隙误差,与传统惯性式振动测量方法相比具有灵敏度高、测量上限频率高,直接输出振动位移信号,通过微加工技术可实现体积小等优点,控制电路还可提供各类所需阻尼函数,但低于10 H z测量频率时需加大测试装置尺寸。在构建磁悬浮球模型及控制系统的基础上,通过对系统的结构和运行参数分析,推导了磁悬浮测振系统动力学方程,并将其等效成表征质量-弹簧测振系统的常系数二阶微分方程,使等效阻尼系数和刚度系数与质量-弹簧系统的参数有一定的对应关系。通过标准激振器产生不同的振动信号,测量结果验证了该方法正确。测试系统灵敏度:986 mV/g,测量频率范围:20 H z^5 kH z。该方法无需粘贴传感器、性价比高、操作方便。

高频高压交流电源的研制

传统的工频升压高压电源体积和重量均很大且性能差、效率低,此外还对电网注入大量谐波,不适合科研及现代工业应用中的实际需要。为解决以上问题,研究了高频高压交流电源的系统结构及工作原理,采用先进的低压交流电弧技术、高频开关电源技术、单片机控制和阶段式电流保护技术,应用并改进新型电源电路拓扑结构,研制了一种应用于水中产生等离子体的高频高压交流电源。设计高频高压变压器是该电源的难点,对此进行了重点介绍并根据实测数据进行了电源的仿真分析,最后给出了样机的实测电压波形。实验结果表明,设计中应用的新型变换技术较好地解决了预研问题,从而证明了设计的可行性,为进一步完善电源系统提供了充分的依据。该高压电源频率10~30 kHz连续可调,具有体积小、重量轻、系统运行安全及控制方便等优点。

船用等离子体推进器的初步设计

为了解决原有船舶推进方式存在的缺陷,设计了包括等离子体发生器和等离子体加速器两部分的船用等离子体推进器,并分析了以水为推进剂等离子体发生器内起弧放电过程、起弧放电条件和热量平衡关系;建立了等离子体加速器的物理模型。设计等离子体发生器时,要求等离子体发生器内水电阻尽量大,保证等离子体发生器电极间能起弧放电;要求等离子体发生器电极间的空腔尽量大且水在发生器内停留时间足够长,以便从电源处获得足够多的能量,保证发生器喷口处的喷出物为等离子体和气体混合物。为提高等离子体向后喷射的速度和等离子体的集中程度,在发生器出口处的等离子体运动区域引入均匀恒定相互正交的电磁场,以此来约束和加速等离子体,从而克服了从等离子体发生器中喷出的等离子体分散和推力不大的缺点。

小型电磁发射系统初级能源与Pspice仿真

针对脉冲电源的初级能源充电慢、体积大、效率低,不适合应用于小型电磁发射系统的问题,采用了理论论证与仿真验证相结合的方法,设计了具有恒流充电特性的小型电磁发射系统的初级能源,从理论上推导了具有变压器的串联谐振电路的恒流特性。设计了该电路的Pspice仿真模型,得出了仿真结果,在此基础上对电路的恒流特性及软开关实现做了详细分析和论证。结果表明该系统具有充电快、效率高、可实现软开关等优点。理论推导和仿真结论可作为进一步研究小型电磁发射系统初级能源的依据,对今后的工作具有指导意义。

雨雾天气对导线电晕放电的影响分析

分析了雨雾天气高压输电导线上悬挂的水滴受电场力形变过程,对水滴引起的电场畸变进行了动态数值计算。计算结果表明:水滴受到重力和电场力的作用被拉长而曲率半径变小,最大场强值变大。解释了雨雾天气输电线路电晕放电变得强烈的原因。

高压外绝缘试验环境修正及其程序化

介绍了海拔高度和大气条件对高压产品外绝缘试验电压的影响及影响机理。针对在环境修正过程中繁琐的手工计算过程,为了减少试验误差,提高工作效率,根据试验校正原理,利用VISUALBASIC6.0可视化程序平台开发出一种应用软件。实际应用证明,该软件在实用性以及可操作性方面都非常有效。

混合磁悬浮球系统变参数PID控制仿真

根据奇异摄动法,建立了混合磁悬浮系统非线性动态数学模型,并根据控制器参数的整定原则,提出了混合磁悬浮球的一种变参数PID控制方案．在MATLAB的Simulink环境下用S- Function编写参数变化规则模块,所进行的动态仿真结果表明,变参数PID控制器无论在上升时间、超调量,还是调节时间上都明显优于传统的PID控制器．

电磁脉冲孔耦合瞬态响应SEM极点提取

为了描述电磁脉冲孔耦合瞬态响应特征,基于奇点展开法(SEM)和矩阵束算法,将含有噪声的离散瞬态响应数据表示成矩阵的形式,并分解构造矩阵束,通过奇异值分解(SVD)和广义最小二乘法来进行参数估计,建立了提取电磁脉冲孔耦合瞬态响应极点及留数的模型,进行了仿真和重构实测响应波形。结果表明:模型所提取的参数完全可以描述响应的主要特征;噪声对留数影响较大,对极点的影响较小,因此在数值计算时,可保留有限个主要极点,忽略大量非主要极点,从而提高算法的效率,同时保证数值计算的精确度和稳定性。

基于磁悬浮效应的三维振动测量

设计了磁悬浮球系统模型,测量一定电流下磁悬浮球位移与受力得到磁悬浮球的电磁力表达式,推导了磁悬浮球运动的动力学方程。实测中磁悬浮球模型壳体与被测振动体刚性连接,通过光电传感器测出磁悬浮球与壳体的相对位移得到三维被测振动信号。通过标准振动台实测验证,小于120 Hz的最大绝对误差为±0.3 Hz,相对误差为±1.5%～±0.25%,120 Hz～5 kHz的最大绝对误差为±1 Hz,相对误差为±0.83%～±0.02%。由于磁悬浮球悬浮于空中,灵敏度高,具有良好的频率响应特性,磁悬浮球运动各向同性,不存在因粘贴传感元件带来的极间耦合问题,与传统多维振动测量方法相比较该方法具有独特的优势。

基于气—水界面电晕放电效应脱硫实验模型的研究

以治理大气污染为目的,依据气-水界面电晕放电机理,提出了一种气-水协同电晕放电效应的烟气净化法,本着除尘与脱硫脱硝一体化的新设想,对这一模型和它的实验系统进行了设计,并进行了脱硫实验模拟.结果表明,利用这一模型,在电晕电压为5kV、烟气流量为1.85m3/h、水流量为3 L/min时SO2脱除率达99％.

电容储能型强流脉冲放电回路数值分析

对电容储能型强电流脉冲放电回路各组成元件及其对回路放电电流的影响进行了理论分析及数值计算，其计算结果对这一回路的工程设计有一定参考价值．

油流带电参数相关性及实验验证

为了系统全面地了解油流带电现象的本质,依据静电学理论,采用偶电层理论分析了油 流带电中表面电位、泄漏电流和冲流电流三参数之间的关系,并通过油流带电模拟系统进行了实验 验证.结果表明,理论计算值与实际测量值相对误差不超过8％,该理论推导能够较准确地描述油 流带电三参数之间的关系.