基于激光法的圆箔式热流传感器动态特性研究

为使圆箔式热通量传感器满足不断发展的高超声速风洞等极端环境中动态热通量监测需求,采用了大功率半导体激光器作为热通量源,搭建了热流动态标定平台,并对系统产生的激光束能量进行了测量分析,确保了后续实验的科学性与合理性。系统产生热流密度达每平方米兆瓦级别,脉冲激励宽度为毫秒级别。通过动态响应实验,研究了戈登计动态响应时间与激励激光参数的关系。结果表明,在一定范围内,时间常数与激光功率、脉冲宽度为负相关关系。当激光脉冲宽度小于传感器时间常数一个数量级附近时,可以被视为理想脉冲激励。同时还得到了激光参数与产生热通量的线性关系,证明了采用激光法进行测试标定的可行性。

基于脉冲热流激励的戈登式热流传感器动态测试

由于薄膜热流传感器耐温上限高、体积小且响应速度快,传统方法无法满足其动态测试需求,因此提出了一种以激光器为热源的动态测试方法,该方法具有功耗低、响应速度快以及能够提供高热流等优点。设计搭建了基于高功率光纤输出半导体激光器的热流传感器动态测试系统,主要由激光器、微透镜光斑均匀化系统、热流传感器和数据采集系统组成。为了研究在不同脉冲宽度条件下传感器的时间常数的变化,选用了具有能够直接测量辐射热流、吸收全光谱范围的能量以及响应时间短等优点的戈登式热流传感器(Gardon计)对热流传感器动态测试系统进行了测试。利用系统完成了GD-B4-200K型Gardon计在脉冲热流激励信号下的动态测试,分析了5 ms、10 ms、15 ms、20 ms和30 ms脉冲宽度条件下传感器的时间常数的变化。最终得出在脉冲激励下,脉冲激励信号的脉冲宽度应小于传感器时间常数一个数量级的结论,因此需要对脉冲宽度进行严格精确的控制。未来,系统可有效解决航空、航天等诸多领域内的高速辐射热流传感器动态测试问题。

恒磁通磁轴承轴向电感位移传感器参数研究

恒磁通轴向电感位移传感器可有效抵抗外磁场干扰,但灵敏度较低。为提升其灵敏度,针对该传感器新式拓扑结构和测量原理,推导了灵敏度与机械参数和电气参数的关系式,给出了提升灵敏度的方法。理论和实验表明:平衡气隙越小,传感器灵敏度越高,且灵敏度与气隙大小近似成反比;激励频率、传感器激励线圈消耗的视在功率越大,灵敏度越高,且灵敏度与两者的算术平方根均成正比。通过减小气隙大小、增大激励频率及提高传感器视在功率,可以提升此传感器的灵敏度,并给出了在功率放大器输出能力范围内最大化传感器灵敏度的参数设计方法。

新型薄膜热电堆热流传感器动态特性测试研究

高速热流传感器广泛应用于测量航空发动机涡轮叶片表面热流密度,时间域方面利用时间常数来表征传感器的动态特性。传统的热流传感器动态校准方法,其热流源存在输出功率小,热流不均匀等问题,已然无法满足未来高速热流传感器的动态校准需求。基于高功率光纤输出半导体激光器辐射热流动态校准系统,系统响应时间为μs级,输出热流密度可达50MW/m^(2)。通过Z-t变换测得热流传感器时间常数约为115ms;进行测量不确定度分析,获得扩展不确定度1.804ms,最终获得时间常数最佳估计值τ=(115±1.804)ms,完成薄膜热电堆热流传感器动态测试,并分析传感器动态性能以及综合评价测试平台。

新型交流调磁型永磁同步电机基本机理及运行特性

以提升永磁同步电机广速域运行性能为目标,提出一种新型交流调磁型永磁同步电机(AC flux-regulation permannent magnet synchronous motor,ACFR-PMSM),相较于传统永磁同步电机,所提电机拥有独立的轴向定子及轴向交流绕组,且转子上设计有凸出的轴向导磁极。该电机的数学模型、等效磁路模型和三维有限元模型分别被建立,并通过对比计算证明了所搭建模型的准确性。另外,通过对该电机等效磁路模型的分析,归纳了电磁性能与径向定子裂比、电机轴径比、永磁体参数的关系,进而完成了该电机关键尺寸参数的优选设计。采用三维有限元分析进行了所设计电机与传统永磁电机的电磁性能对标,结果表明,ACFR-PMSM拥有更优秀的磁场调节能力、更低的永磁体退磁风险及更宽的恒功率运行范围。最后,制造了一台ACFR-PMSM样机并搭建了测试平台,经验证,所制造样机的实测结果与有限元仿真结果的吻合度良好。样机的性能测试结果展现了ACFRPMSM在诸如电动汽车驱动、航空起动/发电系统、新能源发电等需要进行高效磁场调节及高性能宽速域运行领域的广阔应用前景。

恒磁场对无源应答器影响及防护技术

磁悬浮交通是一种新型城市轨道交通技术,其产生的恒磁场对附近的无源应答器会带来影响,从而使列车安全运行风险增加。分析应答器所处电磁环境,开展无源应答器受扰测试,定位设备的敏感器件,针对恒磁场与电感器件的耦合特点,提出磁场疏导及角度优化等防护技术,并进行有效性验证,显著提高无源应答器在恒磁场下的适应性,为磁浮系统其他列控设备恒磁场抗扰度提供参考。

基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法

感应电机转子磁链定向控制的动态性能十分依赖转子时间常数的准确性。针对感应电机断电过程中的定子绕组反电势衰减暂态现象,提出一种利用曲线拟合和差分进化算法进行转子时间常数辨识的方法,通过测量定子电压和电流即可完成辨识。在定子反电势衰减过程分析的基础上,推导了不同负载情况、零序分量以及变频供电条件对辨识过程的影响,并对比分析了所提出的两种辨识方法的特点和应用场景。最后以一台22 kW感应电动机为实验对象,开展了定子反电动势波形测量实验,获得了不同工况下的转子时间常数辨识结果。通过与电机参数设计值进行比较验证了定子反电势衰减模型及辨识结果的准确性。研究成果可为感应电机矢量控制中的转子磁链准确定向奠定基础。

双馈水轮发电机系统的快速功率响应控制技术

该文将快速功率响应控制技术应用到双馈水轮发电机系统中,探究该技术对提升系统有功功率响应速度和保持系统变频恒速运行带来的影响,首先介绍了转子侧励磁电流控制方式和快速功率响应控制策略,随后分析了水轮机非线性模型参数的选取要求与PID控制模式。在此基础上,使用电磁暂态仿真软件PSCAD构建了双馈水轮发电机仿真系统,该系统采用水轮机调节子系统和转子侧励磁子系统的联合控制,并与传统的功率主控法进行了对比。从仿真实验结果来看,使用改进控制方法的水轮发电机系统,有功功率响应时间明显缩短,响应速率提升了50%,可以用更短的时间实现变频恒速运行,达到了设计预期。

万安级标准直流恒流源的研制

直流大电流传感器由于缺少高准确度的万安量级的直流恒流源,一直存在量值溯源的难题。为保证输出电流的准确稳定,本文研究设计了由18个深度负反馈回路600A恒流源并联而成的万安级标准直流恒流源。同时,在其内部集成大功率二极管作为固定负载,利用单向导通性,确保单个恒流源输出电流的独立稳定。结果表明:该装置电流准确度优于0.01%,电流稳定度优于10ppm/2min,满足工业生产中高精度大量程电流传感器的校准需求。

双定子锥形永磁同步电机的弱磁研究

提出一种新型的双定子锥形永磁同步电机方案,该电机由外内两个电机定子和锥形转子构成。通过控制内电机定子电流,实现锥形转子的轴向移动以增大气隙长度,同时减小定转子的耦合面积,从而实现永磁同步电机的弱磁扩速运行。论文给出了几种常见的双定子锥形永磁电机结构方案并阐述了其工作原理;建立了锥形永磁电机的等效磁网络和三维有限元模型,对其磁场分布及气隙磁通密度随锥角及转子轴向位移的变化进行了仿真分析,研究该类电机空载反电动势变化及弱磁扩速能力。研制了双定子锥形样机,对空载反电动势随锥角和轴向位移变化趋势进行了实验验证;理论分析和实验研究一致性良好。本文研究表明双定子锥形电机不仅具有良好的弱磁扩速性能,还具有宽恒功率区等优点,可为永磁电机弱磁扩速提供借鉴。

华东沿海地带台风风廓线特征的观测个例分析

利用2007年的"韦帕"、2009年的"莫拉克"、2010年的"凡亚比"和2011年的"梅花"四个台风的GPS探空数据,本文对华东近海和沿海地带的台风风廓线特征进行分析。首先求出梯度风速及其对应的高度,在此基础上利用指数律和对数律对风廓线进行拟合,并对幂指数、10米高度的地表风速和梯度风速的风速比,以及由对数律定义的常通量层高度等参数进行计算,并对梯度风高度和常通量层高度进行比较。结果表明:登陆台风沿海地带风廓线的梯度风高度和常通量层高度有明显差异。本文还对登陆台风平均风廓线的各参数进行了计算,并对梯度风高度以下风廓线偏离对数律的原因进行了讨论。

带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制

将基于虚拟磁链定频直接功率控制策略应用于STATCOM,解决传统直接功率控制开关频率不固定,滤波器设计困难,抽样频率和A/D转换要求高的问题,重点对传统虚拟磁链估算中由低通滤波器(LPF)代替纯积分环节时产生的幅值和相位误差进行了分析,并对此提出了一种补偿方法。对比仿真结果表明,该补偿方法很好地消除了传统方法存在的误差。理论分析与仿真结果表明,带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制系统实现了无功功率的快速检测和补偿,具有良好的动静态性能。

过滤方式对浸没式超滤膜出水水质和膜污染的影响

运行条件是影响超滤膜过滤性能的重要因素,针对这一问题,以东江水源水为研究对象,系统考察恒定水头和恒定通量2种过滤方式对浸没式超滤膜出水水质和膜污染的影响.中试结果表明,恒定水头和恒定通量2种过滤条件下,超滤膜对颗粒物和有机物的去除效果相差不大.在长期运行过程中,恒定水头过滤引起的不可逆膜污染比恒定通量过滤条件下严重,通过选择合理的膜通量和清洗方式,采用恒定通量过滤可使膜系统在较长时间内保持稳定运行.

低温液体储箱加压排液过程计算模型比较

低温液体储箱加压排液过程是一个复杂的传热传质过程,很难得到十分精确的模拟计算数据。针对定流量增压系统,提出了整体模型和分层模型及模拟计算过程,并分析比较两者的计算结果,都与物理现象及相关文献吻合。这两种模型为定流量加压排液过程提供了研究方法,其中,整体模型的计算结果较为保守,而分层模型的计算结果更接近实际,更经济可靠。

新型定子结构永磁同步电机弱磁调速性能分析

提出了一种用于弱磁升速运行的新定子结构永磁同步电机,这种电机每个定子槽内设置一对分流齿,它能减少磁路磁阻,增加有限的电枢磁动势产生的电枢磁通,束缚在分流齿中大部分电枢磁通,将抵消永磁励磁磁通与定子绕组匝链,控制定子绕组磁链,实现弱磁升速。建立了新结构电机的等效磁路,说明分流齿弱磁工作原理,并解释分流齿束缚电枢磁通并不削弱电机转矩输出的机理。对新定子结构电机进行了有限元分析,在此基础上研制了一台样机并进行了实验研究,实验结果和计算结果相吻合,验证了新定子结构永磁同步电机的弱磁性能。

恒流量风阀的数值分析与试验研究

采用RNGk-ε湍流模型和非结构化网格SIMPLE方法,对自行设计的一种机械自力式恒流量风阀产品模型进行了二维和三维流动的数值分析;同时还专门设计建造了恒流量风阀的实验装置,对产品模型进行了大量实验研究,数值模拟和实验数据吻合较好。对比结果表明,利用CFD方法进行风阀产品的研发与优化分析方法是可行、有效的,恒流量风阀产品具有流量控制精度高、产品结构简单等优点,可直接应用到工程实际中。

陶瓷膜设备反冲洗周期的设计方法

在陶瓷膜设备的运行过程中,需要周期性地对膜元件进行反冲洗,以保证出水正常和延长膜元件使用寿命。从恒压过滤、恒通量过滤两方面出发,分别以追求系统最大有效透水率和最大经济效益为目的,结合实际操作中通过试验所确定的反冲洗周期,在确保陶瓷膜设备的正常运行的条件下,提出了陶瓷膜最佳反冲洗周期的计算和取值方法。所得的最佳反冲洗周期可作为实际应用中的参考,对于实现陶瓷膜设备的优化运行和指导陶瓷膜设备的自动化控制具有一定的理论意义。

超高亮LED的驱动

在简要介绍超高亮LED的特点以及特性的基础上,详细介绍了LED的电阻限流、线性调节器和开关调节器等驱动方式,在此基础上介绍了超高亮LED的驱动芯片MLX10801的功能和应用。并给出了当前主要超高亮LED驱动芯片的主要特点。

水质环境条件对恒流超滤过程的影响研究

研究了用聚丙烯腈中空纤维超滤膜组件净化含腐殖酸类有机物模拟废水的恒流膜过程,考察了水中的Ca2+浓度、离子强度、pH值等水质环境条件对超滤膜过滤性能的影响。试验结果表明,增加水中Ca2+浓度,增大溶液离子强度,以及降低pH值均能增大跨膜压差的增加速率;增加水中Ca2+浓度和降低pH值的效果较明显。Ca2+、离子强度变化基本不影响有机污染物的去除率,而pH值的升高降低了膜对水中有机污染物的去除率。

一种复合转子永磁天刷直流电机恒功率弱磁的研究方法

由永磁段和磁阻段构成的复合转子是永磁同步电机实现弱磁的有效结构,也可用于永磁无刷直流电机(BLDCM)中。为求解复合转子结构BLDCM的复杂磁场,分析转子加入磁阻段对弱磁性能的影响,需要引人一种有 效的弱磁控制模型。该文通过建立场路结合的状态空间模型将磁场与通电模式相结合,准确模拟了最小分析区间中转子每个位置磁状态;以磁链空间位置函数的差分替代磁链对位置的偏微分,采用准静态场有限元分析解决BLDCM运行中磁场随空间位置变化的复杂性以及高速时无功电流增加带来磁路饱和的非线性,为准确预测复合转子BLDCM的弱磁性能提供了有效的处理手法。样机试验与仿真结果的吻合表明了这种方法的准确性。