异向旋转双机械口永磁电机磁路建模与场分析

为研究单电口输入、双机械口输出异向旋转永磁同步电机的设计方法,对定子铁心中异向旋转磁场的耦合问题进行分析。介绍该电机的特殊结构和运行原理,针对双场耦合的特点,通过引入可变径向磁阻,建立等效磁网络图并化简得到等效磁路模型,并推导了磁阻计算方法,最后利用有限元分析方法验证等效磁路模型的正确性。等效磁路模型将双耦合磁场引起的并联磁路和串联磁路共同问题简化为单一的并联磁路问题。研究结果表明:转子异向旋转对气隙磁场影响小于5%,可以降低定子轭部的平均磁密。因此,设计该类电机时可在满足机械强度的情况下,尽可能地减小定子铁心的厚度。

特高压电容分压器宽频无源等效电路建模方法

为了提高特高压电容式电压互感器的瞬态性能,分析其在较宽频域内的分压特性,以某公司生产的1 000 kV特高压电容分压器为实验对象,进行了特高压电容分压器阻抗的测量,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型。首先,测量特高压电容分压器的阻抗;其次,基于测量得到的数据结合矢量匹配法和电路综合理论,建立了特高压电容分压器的宽频等效电路模型,并利用模式搜索算法对等效电路进行无源修正;最后,利用所建立的模型,分析特高压电容分压器在不同频率下的分压特性,为合理设置均压装置以及改善特高压的制造工艺提供理论依据。

硅基平面螺旋电感的等效电路模型和参数提取

针对螺旋电感传统等效电路模型的不足,提出了一种改进形式的集总参数等效电路模型。该等效电路模型能很好地反映出电感参数随频率变化的实际效应,可适用于从低频到自谐振频率的宽频带范围。同时,应用电磁场全波分析方法对CMOS工艺下平面螺旋电感进行仿真分析。从得到的散射参数中提取电感L、Q值及自谐振频率。基于参数优化和曲线拟合技术,给出了等效电路模型中各个元件值的多变量闭合表达式。这些表达式可方便地用于集成电路的设计和优化,从而提高电路设计的性能和效率。

分析带金属板结构的建筑物内部雷电脉冲磁场分布的等效电路法

提出了一种计算带有非铁磁性金属平板结构建筑物内部雷电脉冲磁场的等效电路法.首先对结构内的金属平板进行网格分割;然后根据电流趋肤效应,用双指数函数拟合平板内部沿厚度的电流分布;接着通过变换电场积分方程,将金属平板转换成等效电路网络.将平板的电路模型与框架的电路模型相结合,通过解电路方程得到金属平板结构上的电流分布,进而计算框架内的雷电脉冲磁场.该方法的有效性通过和边界元法进行比对得到了验证.最后,对一幢装有金属平板的大楼内部的雷电磁场进行了计算,分析了金属平板对雷电脉冲磁场的屏蔽作用.

高体积优值系数振动能量采集器的设计与性能测试

小尺寸振动能量采集器通常难以高效采集低频振动能量。为提高能量采集效率,设计了一种高体积优值系数磁电式能量采集器。采用集总参数等效磁路模型对其换能系统的部分结构参数进行了优化,以提高感应线圈运动区域中运动方向上的磁链梯度,通过有限元分析验证了解析模型和理论结果。最后分别制作了3台不同参数的样机进行实验。实验结果表明,振动激励频率22.5 Hz、加速度幅值为100 mg时,经过参数优化的振动能量采集器能够在匹配负载上输出0.748 mW的平均功率,相应的体积优值系数达到了1.11%,优于其他两台样机在各自共振状态下的0.31%和0.77%。研究表明,通过合理优化磁电换能系统磁路,能够提高能量采集器的体积优值系数,是低频振动能量采集器小型化的一种实现途径。

Analysis and Calculation for Heating and Temperature Rise of Magnetic Levitation Device

准确的热分析是磁悬浮系统电磁装置优化设计、防止过热的前提。提出了基于等效热路模型的电磁装置发热及温升计算方法,并与基于＂场＂的仿真分析结果进行比较,验证其正确性。首先,利用ANSYS软件建立电磁装置的瞬态温度场模型,并将装置中动铁心随大轴旋转时与空气产生的风摩擦损耗包含在模型中,通过仿真分析,得到电磁装置温度分布;然后,通过对散热路径的分析建立了电磁装置的等效热路模型,从＂路＂的角度计算出本电磁装置各位置的温升;最后,将基于＂路＂的计算结果与基于＂场＂的仿真结果进行了比较分析,各部分温升误差均在允许范围内,验证了等效热路模型计算电磁装置发热及温升方法的准确性和可行性。在基于＂场＂和＂路＂的两种分析中,均考虑了电阻率随温升的变化,散热分析中均计及了导热系数和对流散热系数随温度的变化。

面向直流微网的磁耦合双向Z源固态断路器建模与设计

直流微网以其效率高、控制简单、电能质量优等特点受到日益广泛的关注。为保障直流微网安全运行,提出了一种新型磁耦合双向Z源断路器(BZSCB)及其基于模型的优化设计方法。该新型BZSCB具有源荷共地、便于配置故障保护阈值等特点。文中详细阐述了新型BZSCB的工作原理,并提出了一种考虑晶闸管反向恢复需求的全故障暂态精确建模方法,可为断路器元件选型及优化设计提供有效指导。此外,在新型BZSCB中集成了辅助关断支路以实现全域保护及负荷投切功能,并分析了线路寄生电感对断路器性能的影响。最后,通过仿真与270 V/1.5 kW实验样机验证了所提拓扑的有效性及建模方法的准确性。

典型布局Marx发生器内部过压形成与分布

为深入理解Marx发生器的建立过程,针对典型线路布局建立了基于不同过压耦合方式的发生器内部过电压产生与分配全电路模型.通过理论分析与电路仿真,研究了不同过压耦合方式下发生器内部开关过电压的产生机制与分布变化规律,结果表明：Marx发生器内部开关上的过压源自对已击穿开关上电压的重新分配;针对发生器不同的线路布局,起主要分压作用的参数及其所构成的分压回路也不同,从而形成不同的内部过电压产生方式与分布变化规律.

面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型

研究光纤通信传输系统中VCSEL激光器仿真问题，建立能准确反映VC—SEL激光器特性的数学模型，确定模型参数并对L—I和S21两种特性曲线进行仿真分析．对于L—I曲线仿真，考虑到VCSEL的L—I模型存在对转换效率、经验热偏置电流及温度的近似处理误差，结合速率方程对L—I模型进行改进，以驱动电流、输出光功率的计算值与实测值的残差平方和最小为目标函数，建立双目标优化模型，运用遗传算法求解出改进后的L—I模型的参数方程．对于S21曲线仿真，在改进后L—I模型的基础上，将小信号加载到VCSEL，得到小信号输出频率的幅值响应．然后以驱动电流、光功率、小信号幅值响应的计算值与实测值的残差平方和最小为目标函数，建立多目标优化模型．运用遗传算法求解出带宽模型的最优参数，并仿真出不同温度和不同偏置电流下的带宽响应曲线，其中，20℃下7．5mA的仿真曲线与实测数对比的绝对误差和为25．36dB．

面向下一代光通信的VCSEL激光器仿真模型

VCSEL激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）在现代光纤通信系统中占有十分重要的地位，为了更好的设计高速VCSEL激光器，基于经典的L—I模型、小信号响应模型，通过拟合实验测量的数据进行模型参数的提取，进而探究了偏置电流、环境温度对于VCSEL激光器L—I，特性、频响特性的影响规律．针对经典的三一，模型存在的参数拟合困难、精度不高等缺陷，提出了两种相应的改进模型；针对小信号响应模型只适用于小信号工况下的缺点，引入了一种复合等效电路模型，并对二者进行了比较和分析．