全桥隔离DC/DC变换器的三重相移控制及其软启动方法

以无工频牵引变压器电力牵引传动系统为应用背景,对其中的全桥隔离DC/DC变换器开展研究。首先,全面地分析和归纳全桥隔离DC/DC变换器系统中存在回流功率的现象,定义电源侧回流功率和负载侧回流功率,为同时限制变换器两端回流功率提出一种三重相移控制方法。然后,在此基础上,给出最小回流功率控制算法。同时,为了减小变换器启动时的冲击电流,给出一种全桥隔离DC/DC变换器软启动控制方法。最后,研制了1.5 k W小功率实验平台并进行实验验证,实验结果表明,该软启动方法可有效地减小变换器启动时的电流冲击,所提出的三重相移控制方法相对于传统相移控制方法和双重相移控制方法显著提高了系统效率。

三重移相控制的DAB变换器多目标统一优化控制策略

针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型。结合模型,采用成本函数优化方程推导不同模式下的最优移相比组合和最小电流应力,使开关管运行在零电压开关功率约束范围内。同时在效率优化过程中引入虚拟功率分量,构建小信号模型并阐明不同状态变量的小扰动对输出电压的影响较小。实验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内降低双有源桥变换器的电流应力且使所有开关管实现零电压开通,同时还能够提高输出电压的动态性能。

基于三重震相波形模拟的东北亚地区上地幔S波速度结构研究

对上地幔波速结构的研究有助于认识上地幔物质组成和温度分布,同时还可以为地球动力学的研究提供约束条件。笔者根据中国数字地震台网记录到的位于东亚地区的两个地震波路径近似相互垂直的地震事件,通过三重震相波形模拟的方法,对探测区域下方的上地幔速度结构进行了研究。结果表明,两个不同方向的地震事件得到的波速模型均在250 km以上存在低速带,波速降幅两者有差异;过渡带下半部分均存在高速带,表明该区域过渡带受到东亚俯冲板块的影响。该区域过渡带厚度无明显变化是两个不连续面附近温度和成分分布不同造成的,和该区域过渡带受俯冲带影响的结论不矛盾。

地震波三重震相在地幔转换区结构研究中的应用

地幔转换区位于上、下地幔之间,作为地球内部物质循环的关键场所而被地学界长期关注。410 km和660 km间断面是地幔转换区的上下边界,对这2个间断面附近的速度结构及间断面起伏形态进行成像,有助于了解地球内部物质和能量循环。地震波三重震相对速度缓变的结构较为敏感,因而可用于直接约束间断面附近的速度结构及间断面起伏形态。本文概要介绍三重震相对地幔转换区结构的响应特征,并对三重震相波形拟合方法获得的全球多个地幔转换区的速度结构及间断面起伏特征等方面的成果进行综合分析,并据此探讨地幔转换区间断面起伏形态和俯冲滞留物质等对地幔物质组分、温度变化、地幔矿物含水量、地幔动力学过程和地球内部物质循环过程的约束能力。

基于三重移相的ISOP型DAB变换器电压均衡控制

为了使得输入串联输出并联(ISOP)型双有源桥DC-DC(DAB)变换器稳定高效地运行,提出一种基于三重移相(TPS)调制的电压均衡控制方案。该方案不仅可以控制输出电压稳定、输入电压均分,而且能够降低变换器电流应力并具有良好动态性能。首先,分析了DAB变换器在TPS下各模态的电流应力与传输功率模型,并通过KKT条件法求得电流应力最优的移相比组合。在此基础上,通过控制中间变量-动态功率,实现系统的输出稳压、输入均压,同时具有良好动态性能。最后,通过MATLAB/SIMULINK软件平台验证所提方案的正确性。

基于三重移相控制的双有源桥变换器研究

为了加快“碳中和”及“碳达峰”的进程,可再生能源逐渐取代了化石能源,成为了未来主要的发电方式。储能系统与双向变换器的组合成为了维持微网电压稳定、削峰填谷的核心组件。针对这一背景,对具有较强双向调节能力的双有源桥变换器展开研究。采用三重移相控制,详细分析了变换器在特定工作模式下的工作过程。此工作模式适用于轻载条件,具有双向能量传输的能力。建立了相应的电流应力、传输功率和软开关特性的数学模型。基于电流应力的变化情况,提出了一种基于三重移相控制的电流应力优化策略。以电流应力为目标函数,以软开关范围和模式边界为限制条件,求解得到了最优移相比组合。该优化控制策略可以在保证软开关运行条件下减小变换器的电流应力,提高变换器的性能。最后通过实验测试验证了理论分析的正确性。

东北亚边缘地区地幔过渡带内滞留太平洋板片上界面的三重震相研究

东北亚地区下方地幔过渡带与太平洋俯冲滞留板片的相互作用对于区域深部物质运移和区域构造演化具有重要影响.基于中国国家数字台网记录的发生于鄂霍次克海与千岛群岛地区的两个深源地震的宽频带波形资料,我们发现了与660-km间断面上方一个特殊界面有关的清晰的新P波三重震相波形;通过对观测波形进行波形拟合以及搜索分析,本文获得了东北亚边缘地区下方660-km间断面附近的精细速度结构.结果表明:东北亚边缘下方的660-km间断面之上存在一高速异常层,其具有尖锐的速度异常上界面,深度介于455~510 km之间,P波速度异常达2%~4.5%;与此同时,该地区下方660-km间断面整体速度跃变量较小,且存在0~15 km的下沉;660-km间断面下沉与高速层上界面的形态具有很强的相关性,均表现为西浅东深、南浅北深的特征.结合前人研究结果,我们推测受日本—千岛海沟回撤速率差异的影响,西北太平洋俯冲板片对上地幔底部间断面作用的差异是造成660-km间断面整体形态南北差异的主要原因;而俯冲板片在地幔过渡带内的滞留并向西展平堆积使得板片上界面西侧较东侧更浅;滞留板片上界面的速度异常特征显示,俯冲沉积物可能到达地幔过渡带且经脱水相变形成了含黄玉的矿物.

双有源桥三重移相电感峰值电流优化

针对双有源桥效率的提高,提出三重移相最小电流优化的控制方法。阐述了三重移相的基本原理,通过控制原副边内移相角、桥间移相角3个自由变量进而改变功率的输出;分析了三重移相正向的6个工作模式。在此基础上,进一步推导三重移相功率特性,得到不同模式下的表达式,并给出各模式的功率范围;再利用6种模式特性,得到其峰值电流特性,并以峰值电流优化作为目标,结合KKT推导得到最小峰值电流控制。最后通过1.2 kW实验平台,进行了单移相控制与三重移相峰值电流优化控制实验。实验结果表明峰值优化控制可以减小功率电感峰值电流,效率得到提高。

基于三重移相控制的双主动全桥直流变换器优化调制策略

传统的单移相控制下,当电压传输比不等于1时,双主动全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器的部分开关管在轻载状态下会失去零电压开通的特性,从而造成开关损耗的增加。三重移相控制引入了内部移相角,比传统的移相控制多两个自由度,使控制具有更大的灵活性。在三重移相控制的基础上,提出一种改善DAB特性的优化调制策略,使所有开关管在全功率范围内具有软开关的特性,并且能够减小轻载状态下变换器的电流应力和导通损耗,从而提高了变换器的效率。此外,提出的求解最优控制量的算法具有广泛的适用性,可以扩展至DAB变换器其他的最优化问题。实验结果验证了所提出调制策略的有效性。

基于P波三重震相的下扬子克拉通地幔转换带顶部低速层初探

本文基于中国地震观测台网记录到的震中距为10°～23°之间琉球俯冲区一个中深源地震的P波三重震相信息，研究了下扬子克拉通转换带顶部P波速度结构．通过射线追踪和理论地震图与观测地震波形的对比，发现下扬子克拉通下方的410km间断面为一厚度20km的梯度带，其上存在一由西南向东北变厚的低速层，厚度变化40～57km，P波速度减低2．7％～4．5％．该低速层可以被认为是由于地幔橄榄岩部分熔融引起的．

结合电流应力优化与虚拟电压补偿的双有源桥DC-DC变换器三重移相优化控制

为了同时减小双有源桥(DAB)DC-DC变换器的电流应力和提高动态响应速度,该文在建立三重移相下六种模式的传输功率、电流应力等工作特性模型的基础上,提出一种基于三重移相的结合电流应力优化与虚拟电压补偿的控制方法。该方法由电流应力最优移相角模型和虚拟电压补偿方法构成,通过KKT条件获取电流应力最优的移相角模型,结合虚拟电压补偿方案估算传输功率值以提高负载突变及输入电压扰动时的动态响应速度。该方法在保证电流应力优化的同时,能够实现快速的动态响应,并且参数易于调节,可移植性好。最后,搭建了一台小功率样机进行三种方案的对比实验,验证了该文控制方法的正确性及优越性。

华北克拉通东部滞留板块下方低速异常的地震三重震相探测

本文基于中国数字地震台网记录的中国东北与俄罗斯交界地区发生于2011年5月10日的一个深源地震的P波宽频带波形资料,研究了华北克拉通东部660km间断面附近的P波速度结构.通过一维射线追踪拟合P波三重震相的相对到时,并进行观测波形与理论地震图的对比,发现华北克拉通东部660km间断面下沉约15～20km,其上方存在厚度约115～120km的高速异常,P波速度升高1.5%～2.0%,应为滞留的太平洋俯冲板块;660km间断面下方存在局部的低速异常,P波速度降低0.6%～0.9%,该异常可能与滞留板块从其底部向下地幔顶部脱水或坍塌进入下地幔深处滞留体的脱水有关,也可能与板块深俯冲及板块碎片崩塌所引起的地幔热物质上涌有关.

利用三重震相探测中国东部海域410km深度低速层

基于中国数字地震台网记录的日本本州地区2009年发生的一次震源深度为167.2km、震级为mb6.0地震的宽频带波形资料,利用二维射线追踪方法给出P波三重震相的理论时-距曲线,并采用试错法构建出与观测时-距曲线拟合效果最优的低速异常模型,发现在中国东部海域下方410 km间断面上、下均存在局部的P波低速异常:300—410 km深度范围内低速异常为4%—5%,而410—460/470 km深度范围内的低速异常则达到4%一7%.结合前人地震层析成像结果,发现该区域不存在明确外源热流,因而,本文认为该低速异常与俯冲板片脱水引起的部分熔融有关.

基于P波三重震相的华南地区上地幔速度结构研究

华南块体是研究太平洋板块俯冲和岩石圈减薄机制等问题的最佳场所之一.本文基于中国地震观测台网和大型流动台阵记录到的震中距10°~30°之间的两个中深源地震P波记录,利用三重震相波形拟合技术,获得了中扬子克拉通和华夏地块上地幔高精度P波速度结构.研究结果表明:(1)中扬子克拉通过渡带底部存在高速异常,系太平洋俯冲板块的滞留体.俯冲的板块并没有进入下地幔,660-km间断面下沉约11 km,与后尖晶石相变的克拉伯龙斜率为负有关.而华夏地块过渡带底部并无明显高速异常,接近全球平均模型;(2)整个华南块体,410-km间断面上方普遍存在低速层,主要与上地幔部分熔融有关,与IASP91相比P波速度减小了1.38%~2.29%;(3)在研究区域内,中扬子克拉通和华夏地块都存在岩石圈减薄(<80 km),推测可能与太平洋板块俯冲和快速回撤导致的岩石圈拆沉有关.且华夏地块减薄程度较明显,下伏软流圈速度较低,说明其上地幔强度较弱、温度较高.另外,中扬子克拉通过渡带中存在一个较宽的速度梯度带,可能与520-km间断面有关,其具体成因有待进一步研究.

SPE净化-气相色谱-三重四极杆质谱对油脂中多环芳烃的测定

采用改进的氧化铝固相萃取前处理法，结合气-三重四极杆质谱（GC—MS／MS）技术建立了检测油脂中16种多环芳烃分析方法。样品用正己烷提取，提取液经活性氧化铝柱吸附净化，浓缩后进行GC—MS／MS测定，外标法定量。实验结果表明，16种多环芳烃物质在低质量浓度（1μg／L）的加标水平下的平均加标回收率为77-3％～89．7％，高质量浓度（50μg／L）的平均加标回收率为84．2％～97．2％，相对标准偏差均小于10％；其中16种物质的方法检出限（LOD）分别为0．17～3．01μg/L；相关系数都大于O．991。该方法具有简单、快速、准确性高、检出限低的特点，适合于油脂中多环芳烃物质检测。

基于三重震相波形非线性反演的俯冲带410-km间断面起伏研究

利用NECESSArray宽频带地震台阵记录的P波三重震相波形资料,采用遗传算法,对千岛俯冲板块内部及附近410-km间断面的结构进行了非线性反演.其中,选取了发生在俯冲带的发震时刻为2009年10月10日21时24分(GMT时间)震级为M w5.9的地震;其三重震相的射线回折点处射线路径的方向与俯冲板块的走向大致一致,克服了间断面在俯冲板块内部沿俯冲方向起伏剧烈、不易识别的困难,设计以震中为顶点、方位角范围分别为275°~280°、269°~274°、264°~266°的北、中、南三个扇形区域,用于研究410-km间断面逐渐靠近俯冲板块直至处在其中的起伏情况;“先对齐、后反演”的具体计算方案极大地减小了浅部结构不确定性对反演结果的影响;同时,整体归一化策略充分利用了台阵的振幅信息,有效地加强了对深部结构的约束.反演结果显示,“410-km间断面”在北区抬升了10~20 km,在中区抬升了20~30 km,在南区抬升了60~70 km,与橄榄石-瓦兹利石平衡态相变界面的矿物物理学预测结果一致;其波速跃变在北区为10%,在中区为10%,在南区为7%.扣除了前人在层析成像显示的地震源区及目标区速度异常的影响后,约4%的波速跃变可能由橄榄石-瓦兹利石的相变所产生,与IASP91模型的速度跃变值相当.目前的研究结果表明俯冲带内部似乎不存在大量的亚稳态橄榄石.基于更多资料并对波形细节进行拟合,可望刻画俯冲板块内部410-km间断面的精细结构,给出关于这一问题的确定性回答.

基于三重震相方法探测日本海俯冲区地幔转换带的速度结构

本文基于中国数字地震台网记录的发生于日本北海道地区的一次中源地震的三重震相资料研究了日本海俯冲区地幔转换带的速度结构.结果表明,该区域P波速度结构与S波速度结构的一致性整体上较强.冷的西太平洋俯冲板块导致410km间断面出现了10km的抬升,660km间断面出现了25km的下沉;410km和660km间断面之上均存在与俯冲板块相关的高速层;660km间断面下方存在厚度为65km的低速异常.纵横波波速比vP/vS值在210—400km深度范围内偏低,约为1.827,体现出海洋板块低泊松比的特征;在560—685km深度范围内,该值偏高,约为1.831,可能预示地幔转换带底部含有一定量的水.

双有源桥DC-DC变换器三重移相优化控制策略

为了减小双有源桥DC-DC变换器的电流应力和增强其动态性能,提出一种优化的三重移相控制策略(OTPS),推导了TPS控制下变换器的传输功率模型,以电感电流有效值最小为优化目标,结合开关管软开关条件,应用拉格朗日极值法求解得到了最优的移相比,优化了TPS控制策略,实现漏感电流有效值最小且动态响应时间最短。仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的有效性。

基于三重震相研究青藏高原和西北太平洋俯冲过渡带速度结构

上地幔过渡带是上、下地幔物质交换的一个重要场所。上地幔过渡带属性为推测地幔温度,其化学组分以及地幔对流等相关动力学研究提供了一个很重要的途径。本文回顾了对上地幔间断面的认识过程,简要介绍了近年来随着高温高压实验技术提高,地震学研究对上地幔过渡带所取得的最新进展。

基于P波三重震相研究青藏高原上地幔速度结构及其动力学意义

青藏高原因其复杂的结构和演化历史,一直都是研究大陆碰撞、构造运动及其动力学的热点区域。本文采用三重震相波形拟合技术,基于中国地震观测台网和大型流动台阵记录到的某地震P波垂向记录,获得了包括拉萨、南羌塘和松潘甘孜地块在内的青藏高原上地幔P波速度结构。结果表明:①拉萨和南羌塘地块下方地幔过渡带存在高速异常,推测是俯冲的印度板片滞留体,过渡带底部的板片残余温度较低,使得660-km相变滞后约3～8 km。而松潘甘孜地块下方过渡带同样存在高速异常,可能是欧亚岩石圈发生拆沉进入地幔过渡带所致。这说明印度板块俯冲作用的影响已经到达地幔过渡带,其俯冲前缘位于班公怒江缝合带附近。②从拉萨、南羌塘到松潘甘孜地块,200 km之上的地幔岩石圈高速盖层速度由南向北逐渐减小,松潘甘孜地块则出现盖层缺失。推测受小规模地幔对流或者热不稳定性的影响,在南羌塘和松潘甘孜地块,增厚的欧亚岩石圈发生拆沉作用,岩石圈被减薄和弱化,造成羌塘地块上地幔低速和松潘甘孜地块上地幔高速盖层缺失。拆沉的冷的欧亚岩石圈可能部分停留在410-km上方,使得410-km抬升约10 km,部分沉入地幔过渡带,表现为松潘甘孜地块地幔过渡带中存在高速异常。低温造成660-km下沉约8 km,导致地幔过渡带增厚。