基于自产热和外传热的锂离子电池热学模型参数辨识方法

锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为研究对象,建立分布式热路模型;设计双向脉冲工况实验,采用自适应粒子群算法(APSO)进行辨识;同时采用其他工况进行验证,实验和仿真温度误差小于0.1℃。另外,将热容和热阻转换为比热容和导热系数,并与其他文献中同类电池的参数进行比对,量级接近。研究结果表明,该方法可以有效解决层叠式软包锂离子电池热学模型参数辨识难的问题,且简便易行、成本低。

Numerical Study of Conjugate Heat Transfer for Cooling the Circuit Board

In this paper, a 3D model of a flat circuit board with a heat generating electronic chip mounted on it has been studied numerically. The conjugate heat transfer including the conduction in the chip and convection with the surrounding fluid has been investigated numerically. Computational fluid dynamics using the finite volume method has been used for modeling the conjugate heat transfer through the chip and the circuit board. Conjugate heat transfer has broad applications in engineering and industrial applications in design of cooling off electronic components. Effects of various inlet velocities have been studied on the heat transfer variation and temperature of the circuit board. Numerical results show that the temperature of the chip reduces as the velocity of the inlet fluid flow increases.

基于DMAIC改进模型的电气柜散热能力优化分析

阐述半导体设备电气柜的散热能力决定设备电气性能,提出基于DMAIC改进模型的散热方案优化过程。仿真和实测结果表明,通过规范设计流程,量化试验指标,优化后的电气柜散热能力提升显著,从而提升机台的产能。

10kV油浸式变压器匝间短路故障反演与定位

为了解决油浸式变压器内部匝间短路故障在线定位的问题,提出了匝间短路故障反演定位方法,实现了采用无接触测量的油箱外壳红外测温数据对内部故障位置和发热量进行反演计算的目标。首先建立了油浸式变压器传热正演计算模型,并基于正演模型提出了匝间短路故障反演计算方法;然后将故障反演求解问题转化为变压器内部热源参数最优化问题,采用二维粒子群算法进行寻优求解。采用变压器温升试验对模型仿真结果有效性进行了验证,并进行匝间短路故障案例分析。研究结果表明,提出的匝间短路故障反演算法的故障位置定位误差平均值为5.60%,可有效对油浸式变压器匝间短路故障进行在线反演定位计算。

基于场路结合的微波加热系统等效电路模型

研究了微波加热过程中微波与被加热媒质之间动态响应过程。在微波加热动态过程中,求解电磁热耦合多物理场方程组复杂且耗时,为此,本文提出了基于“场路结合”的微波加热等效电路分析方法。首先,定性分析微波传输过程中加热媒质、腔壁、微波馈入口介质片的阻抗特性,用阻抗特性相同的电路元件等效微波传输过程中各类介质的阻抗作用,建立微波加热系统的等效电路模型;其次,用全波场分析方法分析媒质、腔壁、微波馈入口介质片对电磁波的吸收、反射和透射作用,微波电磁场的变化用散射参数定量表示;然后,通过参数转换将定量分析得到的散射参数转换为等效电路阻抗参数,代入等效电路模型中,以提高等效电路模型计算的精确度;最后,通过等效电路计算获得微波应用器中加热媒质部分的电场强度,求出媒质耗散的微波功率,进而计算出媒质加热温度。研究结果表明:当计算微波媒质加热温度时,场路结合方法在保证计算精确度的同时计算耗时为有限元方法的一半,体现了场路结合方法的优越性。在不同条件下的微波加热媒质实例计算中,场路结合求解准确率在96%以上,验证了场路结合方法求解微波加热问题的可行性和有效性。

基于ECM的电芯电-热耦合建模与验证

电芯内阻不仅影响电池的电性能,而且影响电池工作过程中的温度。本工作通过恒流充放电搁置测试,建立二阶等效电路模型(ECM),辨识电芯在不同电流、温度和SOC下的电容、电阻参数,计算电芯电性能,同时给出Bernardi产热模型中的不可逆热,不可逆热结合可逆热计算电芯产热,通过STAR-CCM+将电-热模型耦合,模拟电芯在不同工况下的电响应与温度响应;由于HPPC存在脉冲时间短、内阻体现不完整等缺点,故本工作采取恒流充放电搁置测试获得RC参数,进行等效电路仿真,研究结果表明:将恒流充放电搁置测试得到的RC参数导入电-热耦合模型中,仿真结果对比实验偏差很小。

考虑轴向散热的10 kV三芯电缆中间接头稳态热路模型分析

电缆接头线芯温度计算是实现电缆载流量预测重要环节。该文通过三芯电缆接头结构分析其散热路径,进一步考虑了电缆接头的轴向散热,提出了改进的热路模型。以10 kV三芯电缆中间接头为例开展有限元温度场计算,并根据温度-热源的响应实现稳态热路模型的参数辨识。同时,分析了不同电缆电流以及环境散热条件下稳态热路模型的等效性,与有限元仿真结果吻合良好。该模型可以有效提高电缆接头热点计算的效率。

以箱壁温度为判据的油浸式变压器绕组热点温度计算模型及试验分析

电力变压器的热点温度是影响其绝缘寿命非常重要的因素,准确估计电力变压器热点温度,有助于提高电力变压器的经济与安全运行水平。为此,提出了一种估计变压器绕组热点温度的改进方法。该方法依据变压器热路模型,采用变压器油箱壁温度来估计绕组热点温度。为了验证该方法的准确性,在实验室的试验变压器上进行了负载试验,得到不同负载下的变压器绕组热点温度和油箱壁温度的实测值,并将热点温度的实测结果与该方法计算值以及IEEE负载导则公式的计算值进行了比较。分析结果表明,改进方法具有较小的热点温度估计误差,证明了改进方法估计变压器热点温度的有效性。

考虑负荷特性的牵引变压器短期风险评估

对牵引变压器进行短期风险评估,可及时识别可能存在的风险及其影响,从而为采取必要措施手段降低风险,保证牵引变压器可靠运行提供有力支持。提出了一种基于负荷特性的牵引变压器短期风险评估方法。利用热路模型计算得到牵引变压器绕组热点温度,并以此为基础,从温升对牵引变压器的寿命损失和绝缘故障两方面的影响出发,采用牵引变压器寿命损失风险和绝缘故障风险2个指标来表征牵引负荷引起的风险。通过经济成本损失来衡量风险事件严重度并量化最终的风险值。算例分析验证了文中方法的有效性,结果表明牵引负荷特性对变压器实时运行风险的影响不容忽视,该评估方法可用于牵引变压器的实时风险评估以及风险预测,为现场人员及时掌握风险水平、对高风险运行状态预警提供支持。

变压器绕组的风冷散热热路模型与FBG测温

为了尽早发现油浸式电力变压器长期运行时可能存在的异常温升,需对其绕组温度进行监测与判断。通过对变压器风冷散热过程热生成与热传导的分析,结合热电类比法建立变压器绕组温度的风冷散热热路模型,对变压器绕组温度随变压器运行状态变化过程进行分析。为验证模型分析结果,针对变压器高电压、强电磁场等特点,利用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术的高绝缘与抗电磁干扰等特性,对变压器绕组温度进行了监测。结果表明:不考虑变压器风冷散热作用时,模型分析结果与实测结果偏差最大值约为14.4℃;而考虑了风冷散热过程的模型计算结果与实测数据偏差在2℃以内。可见,该变压器风冷散热热路模型可实现变压器风冷散热效果的模拟,可对风冷自然油循环油浸式电力变压器绕组温度进行分析。

计算Scott牵引变压器内部温升的热路模型法

牵引变压器的绝缘寿命很大程度上取决于绕组热点温度,研究其内部温升具有重要意义。为此,针对Scott牵引变压器特殊的绕组连接、铁心结构和电气特性,利用热传输原理分析了其内部热量的产生和传输过程;参考电路原理建立了Scott牵引变压器内部热路模型;参照基尔霍夫定理推导了温升的计算式,从而建立了Scott牵引变压器的热路温升计算模型和简化的热路温升计算模型;采用两种热路温升计算模型和IEC温升计算法仿真了同一负荷下的Scott牵引变压器,仿真结果说明了模型的有效性。

热式气体流量计温度补偿研究

恒温型热式流量计加热探头与被测介质之间交换的热量不仅与质量流量有关还与被测介质的温度有关。通过对流量计热交换模型的分析,导出了热式气体流量计温度补偿的模型。同时对传感器的结构和常用的驱动电路进行了分析,指出了现有补偿电路的不足,提出了一种新的温度补偿电路。通过电路分析和试验证明,新补偿电路能改善温度补偿效果。

强磁场实验装置中脉冲磁体电阻变化模型

因脉冲磁体的电阻受电流、电阻率、比热容等多因素影响呈非线性变化,为在磁体电源设计、磁场波形调节和磁体设计时,准确模拟脉冲磁体的电阻变化,依据迭代计算的数学思想,以Pspice电路仿真软件为平台,建立了脉冲磁体的电阻电路模型。磁体的电压、电流和温度变化等模拟结果与实验结果吻合的很好,证明所建立的脉冲磁体中电阻模型的正确性。该模型可作为在脉冲磁体电源设计、磁场波形调节和磁体设计时研究脉冲磁体电阻变化时的工具。此电路模型还可应用于研究类似的电阻非线性变化情况。

高组装密度器件的散热分析

本文采用三维有限差分的方法对影响散热的几个因素，如冷却条件、封装结构及功率分布等进行分析，以便对实际设计及使用中的散热问题有所帮助．

光纤陀螺中热电致冷器的热分析

论述了热电致冷器中的热效应,分析了由热效应引起的热流分配,推导了描写热流分配的方程组,建立了管芯与环境温差的数学模型。通过对实际模型的测试并对数据的进行拟合,确定了模型中的待定系数。该模型的建立对温控电路的设计具有重要的指导意义。

考虑轴向传热的单芯电缆线芯温度实时计算模型研究

为了研究轴向传热对电缆线芯温度的影响,首先以单芯电缆的三维微元热路模型为基础,建立了考虑单芯电缆轴向与径向传热的三维热路模型,且根据该三维热路模型实现了单芯电缆线芯温度实时计算的理论推导。其次,通过不同敷设环境下分别加载恒定与阶跃电流的实验,讨论了电流、电缆敷设环境与外界环境温度等因素对轴向、径向温度分布的影响。实验结果表明,电流是决定轴向温度梯度变化趋势的主要因素,空气中电缆的线芯温度上升速度最快,土壤中电缆次之,水中电缆最慢。最后通过有限元仿真工具,对比了空气中电缆中间接头三维有限元模型与二维有限元模型计算的线芯温度。研究结果表明,只考虑电缆径向传热的二维热路模型会造成线芯温度计算的误差,而考虑电缆轴向与径向传热的三维热路模型能够提高计算的精度。

用分布参数电路模型研究稠油油井加热功率问题

用分布参数电路模型对稠油油井中频加热功率沿井深的分布进行了深入研究.得出油井井筒加热过程中热功率随井深按非线性规律变化,越靠近井口发热功率越大.这正好弥补了稠油提升过程中温度的下降,从而提高了加热效率、降低加热成本,达到节能降耗的目的.

混合封装电力电子集成模块内的传热研究

采用混合封装电力电子集成模块的热模型对模块内功率电路向驱动保护电路印刷电路板(PCB)的传热进行了研究,确定了功率器件在不同的发热量下器件和驱动保护电路PCB上的最高温度.实体模块的测试结果与热模型的计算结果良好的一致性表明:功率器件到模块内铜基板底面间的热阻为0 45℃/W;驱动保护电路PCB受功率电路的传热影响显著;在自然对流散热的情况下,功率器件的温度达到85℃左右时,PCB上的最高温度已接近70℃,此时功率器件的发热量为45W.

600MW煤基超临界二氧化碳发电系统回热器和预冷器的概念设计

超临界二氧化碳发电系统中通常采用印刷电路板换热器作为高温回热器、低温回热器和预冷器。为了更好地研究高温回热器、低温回热器和预冷器,并进行相应的概念设计,该文基于FORTRAN平台,从换热器的热力计算模型入手,建立了通用的印刷电路板换热器计算模型和程序。基于文献中的实验数据,对该模型中换热系数计算关联式的选取进行了论证,进而确保计算模型的准确性。基于该计算模型,该文完成了600MW煤基超临界二氧化碳发电系统中的高温回热器、低温回热器和预冷器的概念设计,并对各换热器中温度沿程分布及是否有夹点现象进行了校核计算。文中研究结果对未来建设煤基超临界二氧化碳发电系统具有重要的参考价值。