基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。

双重移相控制下的双向全桥DC-DC变换器最小电流应力分段优化控制

为了减小双向全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、移相角之间的关系。然后针对输入输出电压不匹配的情况,对DAB变换器的电流应力进行了分段优化,通过将传输功率分段得到了DAB变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。将所提控制策略与传统双重移相控制策略对比分析,发现所提控制策略具有更小的电流应力和回流功率,减少了变换器的导通损耗,提升了变换器的效率。当负载发生突变时,DAB变换器的动态性能得到了大幅提升。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

不同雨强和植被盖度对稻田径流及氮素流失的影响

阐明径流及养分流失特征对制定农田径流削减策略、降低面源污染发生风险具有重要意义。为明确稻田径流和氮素流失对雨强的响应,分别在水稻生育前期(低植被盖度)和后期(高植被盖度)选择3个降雨强度[低雨强(SI),30 mm·h^(-1);中雨强(MI),60 mm·h^(-1);高雨强(LI),90 mm·h^(-1)]进行了田间降雨模拟试验。结果表明:稻田径流率均呈先上升后下降的趋势,且径流率峰值随雨强增大而增加。不同降雨强度下径流率峰值分别为72.58(SI)、126.45(MI)、234.90(LI)m^(3)·hm^(-2)·h^(-1)(低植被盖度)和41.94(SI)、70.02(MI)、83.30(LI)m^(3)·hm^(-2)·h^(-1)(高植被盖度)。径流氮素浓度在初始产流期较高,不同植被盖度和雨强下径流氮素浓度随径流时间的变化均可以用对数函数方程进行描述[Y=a-b×ln(X+c),P<0.01]。与浓度表现不同,受径流率影响,径流发生后的前40 min内的氮素流失风险较高,特别是在径流发生后的20~30 min(流失率峰值时间)。低植被盖度下氮素流失率更易受降雨强度影响,两种植被盖度下氮素流失率峰值分别为0.07(SI)、0.10(MI)、0.27(LI)kg·hm^(-2)·h^(-1)(低植被盖度)和0.05(SI)、0.04(MI)、0.06(LI)kg·hm^(-2)·h^(-1)(高植被盖度)。因此,不同雨强下氮素流失负荷在低植被盖度条件下差异显著,且高降雨强度的氮素流失量(10.02mg·m^(-2))显著高于中、低降雨强度,铵态氮(NH_(4)^(+)-N)是稻田径流氮素流失的主要形态(占比约41%~52%)。氮素流失负荷与径流发生前期(0~20 min)和中期(20~40 min)的径流率及氮素浓度密切相关。结果表明,初始产流期是稻田氮素流失的高浓度风险期,而径流发生后的20~30 min内氮素流失最快,低植被盖度下径流发生更易受雨强影响。

增温施肥对稻麦农田土壤有机碳及其活性组分的影响

农田是重要的陆地生态系统土壤碳库和作物生长的有机养分库.为明确气候变暖对稻麦轮作农田土壤碳库的影响,利用田间开放式增温平台,分析了增温、施肥和其交互作用对土壤有机碳和其活性组分的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,增温、施肥对土壤有机碳含量和其活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.增温增加了土壤有机碳含量,且总有机碳(TOC)和惰性有机碳(ROC)含量差异显著.与不增温对照相比,增温处理的TOC、ROC和活性有机碳(LOC)含量分别增加了7.72%、7.42%和10.11%.土壤微生物量碳(MBC)含量的增加(20.4%)和颗粒有机碳(POC)含量的降低(36.51%)可能是增温下土壤有机碳含量变化的主要原因.增温对土壤可溶性有机碳(DOC)含量无显著影响,但显著降低了其可溶性微生物副产物组分含量(41.89%).结果同时表明,施肥对土壤有机碳含量均无显著影响,但显著降低了活性碳组分的DOC和POC含量,增加了MBC含量.与不施肥对照相比,施肥处理的土壤DOC和POC含量分别降低了35.44%和28.33%,MBC含量增加了33.38%.此外,施肥有增加可溶性有机物中人为源腐殖质组分(5.13%)和可溶性微生物副产物组分(29.41%),降低陆生源腐殖质组分含量(13.33%)的趋势.增温、施肥均有提高土壤碳库管理指数(CPMI)的趋势,土壤碳库指数(CPI)和碳库活度指数(LI)的增加分别是增温和施肥下CPMI增加的主要原因.结果说明,气候变暖会通过对土壤活性碳组分的改变影响土壤碳库,且其效应不受施肥影响.